電力工程暗挖隧道施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)與分析

趙 堃

(北京城投大地科技有限公司，北京 100068)

1 工程概況

本工程為北京市通州文化旅游區(qū)綜合管廊工程后場(chǎng)西路(云瑞南街西區(qū)～萬(wàn)盛南街)綜合管廊工程。對(duì)后場(chǎng)西路綜合管廊主管廊采取明挖法施工，曹園南街路口西側(cè)、曹園南大街路口西北側(cè)和西南側(cè)支管廊因下穿φ1 200給水管采用暗挖法施工，采用倒掛井壁法對(duì)出線井進(jìn)行施工。

曹園南街路口西側(cè)支管廊暗挖段長(zhǎng)約19.3 m，凈寬2.8 m，覆土厚約6 m，豎井開(kāi)挖深度約為11.9 m。曹園南大街路口西北側(cè)支管廊暗挖段長(zhǎng)約22.1 m，凈寬3.8 m，覆土厚約6 m，豎井開(kāi)挖深度約為14.1 m。曹園南大街路口西南側(cè)支管廊燃?xì)馀摪低诙伍L(zhǎng)約20.1 m，凈寬1.7 m，覆土厚約6 m；電力艙暗挖段長(zhǎng)約34.9 m，凈寬1.7 m，覆土厚約6 m，豎井開(kāi)挖深度約為11.8 m。

2 暗挖管廊變形控制

管廊暗挖段依據(jù)地質(zhì)情況、結(jié)構(gòu)形式采用工程類比及計(jì)算分析確定采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，將錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、和鋼架等做為初期支護(hù)并以深孔注漿作為超前支護(hù)為輔助，將模筑鋼筋混凝土做為二次襯砌組成部分，在初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置環(huán)向的閉合型防水隔離層。支護(hù)參數(shù)如表1所示。

表1 管廊暗挖段初期支護(hù)參數(shù)

3 暗挖施工變形監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

(1)豎井水平位移和垂直位移監(jiān)測(cè)

在坑邊設(shè)置測(cè)點(diǎn)，采用全站儀和水準(zhǔn)儀分別對(duì)對(duì)水平位移和垂直沉降進(jìn)行觀測(cè)。

沿豎井坑邊布設(shè)，均勻布設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)。水平位移和垂直位移可以采用同一測(cè)點(diǎn)。

(2)豎井收斂監(jiān)測(cè)

每個(gè)豎井布置兩個(gè)斷面，每個(gè)斷面布設(shè)2條測(cè)線，利用全站儀對(duì)豎井凈空收斂進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(3)暗挖隧道收斂監(jiān)測(cè)

在隧道拱腰處布置水平收斂測(cè)線，并使用激光測(cè)距儀對(duì)隧道收斂進(jìn)行觀測(cè)。

(4)暗挖隧道拱頂沉降監(jiān)測(cè)

在管線與暗挖隧道相交處布置拱頂沉降測(cè)點(diǎn)，并與地表沉降測(cè)點(diǎn)相互對(duì)應(yīng)，以便進(jìn)行對(duì)比分析。拱頂沉降量測(cè)是通過(guò)采用精密水準(zhǔn)儀、銦鋼尺及鋼掛尺，記錄觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)高度差的變化量來(lái)得出拱頂下沉量和下沉速度。

(5)地表沉降監(jiān)測(cè)

本方案通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)地表測(cè)點(diǎn)的沉降測(cè)量數(shù)據(jù)變化來(lái)反應(yīng)地表沉降，。采用Φ20的鋼筋作為地表測(cè)點(diǎn)，通過(guò)鉆機(jī)成孔至凍土0.5 m以下深度的原狀土內(nèi)植入鋼筋，澆注水泥砂漿，使之與原位土體接觸，在頂部位置做好套筒及加蓋保護(hù)裝置。采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。地表測(cè)點(diǎn)布設(shè)細(xì)節(jié)如圖1所示。

圖1 地表測(cè)點(diǎn)布置示意圖

3.2 監(jiān)測(cè)頻率與周期

根據(jù)《北京市通州區(qū)文化旅游區(qū)綜合管廊工程后場(chǎng)西路綜合管廊工程暗挖段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院)，監(jiān)測(cè)頻率見(jiàn)表2。

表2 監(jiān)測(cè)頻率

3.3 風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)

根據(jù)《北京市通州區(qū)文化旅游區(qū)綜合管廊工程后場(chǎng)西路綜合管廊工程暗挖段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院)并參照《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB50497-2009)控制值見(jiàn)表3。

表3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制值

根據(jù)《北京市通州區(qū)文化旅游區(qū)綜合管廊工程后場(chǎng)西路綜合管廊工程暗挖段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院)，控制方法采用實(shí)測(cè)絕對(duì)值和速率值雙控指標(biāo)。

表4 監(jiān)測(cè)預(yù)警分級(jí)及預(yù)警響應(yīng)表

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)如圖2所示，暗挖隧道長(zhǎng)度約20 m，分別設(shè)置頂板沉降和兩幫收斂觀測(cè)斷面，斷面間距設(shè)置為5.8～7.8 m，將頂板沉降與收斂觀測(cè)點(diǎn)置于位于同一斷面，。

項(xiàng)目施工時(shí)間約為7個(gè)月，監(jiān)測(cè)頻率要根據(jù)不同施工階段來(lái)制定。工程整個(gè)過(guò)程累計(jì)監(jiān)測(cè)176次，其中暗挖隧道段監(jiān)測(cè)44次，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變形規(guī)律如圖2和圖3所示。

圖2 隧道拱頂沉降變形規(guī)律

圖3 隧道收斂變形規(guī)律

圖2曲線表明，隧道拱頂沉降隨著開(kāi)挖暴露時(shí)間的增加呈現(xiàn)逐漸增大的變化趨勢(shì)，最大沉降發(fā)生在斷面1處，達(dá)到7.14 mm。暗挖段拱頂沉降量隨著初支和二襯施工完成趨于穩(wěn)定。施工階段拱頂沉降變形遠(yuǎn)小于規(guī)范要求20 mm的控制量，施工工序與支護(hù)方案對(duì)隧道起到良好的防護(hù)作用。

圖3測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化特點(diǎn)表面，隧道兩幫變化較為穩(wěn)定，開(kāi)挖過(guò)程中變形量集中在-2～2 mm，暗挖隧道開(kāi)挖時(shí)兩幫變形較為穩(wěn)定。隧道結(jié)構(gòu)始終保持穩(wěn)定狀態(tài)，開(kāi)挖擾動(dòng)沒(méi)有觸發(fā)監(jiān)測(cè)預(yù)警值，這個(gè)施工周期安全穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

電力工程暗挖隧道施工危險(xiǎn)性較高，拱頂沉降、隧道收斂較大，施工過(guò)程中，開(kāi)挖擾動(dòng)對(duì)周圍地表環(huán)境的影響顯著，在施工過(guò)程中，變形監(jiān)測(cè)量控十分重要，應(yīng)根據(jù)相關(guān)的監(jiān)測(cè)規(guī)范要求，對(duì)暗挖隧道進(jìn)行拱頂沉降、隧道收斂、地表沉降監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)信息，對(duì)施工方案、工序提出建議，保證施工整個(gè)過(guò)程始終處于安全可控狀態(tài)。

采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，以錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、和鋼架等作為初期支護(hù)并以深孔注漿作為超前支護(hù)為輔助，以模筑鋼筋混凝土為二次襯砌組成，在開(kāi)挖施工過(guò)程中，隧道結(jié)構(gòu)及周邊的建筑物無(wú)異常現(xiàn)象，整個(gè)隧道結(jié)構(gòu)安全，達(dá)到了設(shè)計(jì)與施工要求。

隧道拱頂沉降隨著開(kāi)挖暴露時(shí)間的增加呈現(xiàn)逐漸增大的變化趨勢(shì)，最大沉降達(dá)到7.14 mm。暗挖段拱頂沉降量隨著初支和二襯施工完成趨于穩(wěn)定。隧道兩幫變化較為穩(wěn)定，開(kāi)挖過(guò)程中變形量集中在-2～2 mm，施工工序與支護(hù)方案對(duì)隧道起到良好的防護(hù)作用。

(4)支護(hù)條件下的隧道拱頂和兩幫變形值均未超過(guò)預(yù)警值，但拱頂最大沉降達(dá)到7.14 mm，單次沉降較大，同類隧道暗挖施工過(guò)程中仍需加強(qiáng)觀測(cè)，提高監(jiān)測(cè)頻率，加強(qiáng)人工巡視。