淺談某地鐵2號(hào)線區(qū)間隧道施工監(jiān)測(cè)
2015-07-27
1、工程概況
廣州地鐵二號(hào)線首期工程始于海珠區(qū)琶洲，止于白云區(qū)江夏，線路全長(zhǎng)23.21km.二號(hào)線鷺江站至中山大學(xué)站區(qū)間隧道，分為左、右兩支單線隧道，左線ZCK6+539.5～ZCK8+057.05，全長(zhǎng)1523.055m，右線YCK6+539.05～YCK8+0.57.05，全長(zhǎng)1517.55m.該區(qū)間隧道上覆地層為人工雜填土、沖積層、殘積層和風(fēng)化巖層，覆蓋層厚度為9.4～19.5m.洞身大部分位于強(qiáng)風(fēng)化的粉砂巖層，屬于Ⅱ、Ⅲ類圍巖。該區(qū)間隧道部分區(qū)段全斷面采用鉆爆法開挖，其它區(qū)段隧道的上半部分采用人工開挖，下半部分采用鉆爆法開挖。該區(qū)間沿新港中路由東向西至新港西路，為廣州市主要交通干道，車流量大。地面道路兩側(cè)高大建筑物林立，地下管網(wǎng)密布。暗挖施工中做到無坍塌及涌水、涌砂事故，并有效地控制地面沉降，沿線管網(wǎng)線路做到不斷裂、不滲漏，保證地面交通和各種社會(huì)活動(dòng)的正常進(jìn)行。因而在施工中如何加強(qiáng)圍巖量測(cè)、獲取支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和環(huán)境影響信息，以便及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，為安全施工服務(wù)，就顯得尤為突出和重要。
2、施工監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)
2.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容根據(jù)該工程的特征，在施工中對(duì)以下項(xiàng)目進(jìn)行了監(jiān)測(cè)：①圍巖及支護(hù)狀態(tài)的觀察描述；②地表沉降；③隧道拱頂沉降；④隧道收斂監(jiān)測(cè)；⑤格柵受力狀況監(jiān)測(cè)；⑥近地建筑物傾斜監(jiān)測(cè)；⑦爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)；⑧孔隙水壓力監(jiān)測(cè)；⑨支護(hù)土壓力監(jiān)測(cè)；⑩土體垂直位移監(jiān)測(cè)；土體水平位移監(jiān)測(cè)。
2.2量測(cè)斷面與測(cè)點(diǎn)布置
2.2.1圍巖及支護(hù)狀態(tài)的觀察描述每開挖、支護(hù)循環(huán)作業(yè)，均需對(duì)掌子面工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及支護(hù)厚度與質(zhì)量進(jìn)行觀察、記錄和描述。
2.2.2地表沉降各施工豎井井口周邊、施工橫通道和正線隧道每10m設(shè)置一個(gè)量測(cè)斷面。豎井井口地面沉降測(cè)點(diǎn)在矩形井四角及各邊中點(diǎn)各設(shè)一個(gè)。橫通道每一地表沉降量測(cè)斷面設(shè)7個(gè)測(cè)點(diǎn)，共26個(gè)量測(cè)斷面、182個(gè)測(cè)點(diǎn)。區(qū)間正線隧道每一地表沉降量測(cè)斷面設(shè)11個(gè)測(cè)點(diǎn)，共151個(gè)量測(cè)斷面、1661個(gè)測(cè)點(diǎn)。
2.2.3隧道拱頂沉降監(jiān)測(cè)各施工橫通道和左右線正線隧道每隔10m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，并與地表沉降監(jiān)測(cè)斷面重合。每一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面在隧道拱頂設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共177個(gè)量測(cè)斷面，177個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
2.2.4隧道凈空收斂量測(cè)量測(cè)斷面布置同拱頂沉降量測(cè)，并與拱頂量測(cè)斷面重合。每一個(gè)量測(cè)斷面布置2對(duì)測(cè)線，分別布置在拱腳以上0.5m和墻中處，共177個(gè)量測(cè)斷面，708個(gè)收斂埋設(shè)點(diǎn)。
2.2.5格柵鋼架受力狀況監(jiān)測(cè)分別在1#～3#施工橫通道和左、右線Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ類圍巖各選擇一個(gè)量測(cè)斷面，共9個(gè)量測(cè)斷面。對(duì)每一量測(cè)斷面，分別在拱頂、拱部300、600和900、墻腰和墻腳及仰拱各設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，每一量測(cè)斷面設(shè)12個(gè)測(cè)點(diǎn)，共108個(gè)測(cè)點(diǎn)。
2.2.6孔隙水壓力監(jiān)測(cè)量測(cè)斷面選擇與支護(hù)土體壓力監(jiān)測(cè)相同，共9個(gè)量測(cè)斷面。對(duì)每一量測(cè)斷面，分別在拱頂、墻中和仰拱各設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，每一量測(cè)斷面設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，共36個(gè)測(cè)點(diǎn)。
2.2.7土體垂直位移監(jiān)測(cè)土體垂直位移監(jiān)測(cè)斷面選擇與支護(hù)土體壓力監(jiān)測(cè)同斷面，共9個(gè)量測(cè)斷面。對(duì)每一個(gè)量測(cè)斷面均在坑道拱頂設(shè)置一個(gè)孔內(nèi)多點(diǎn)位移計(jì)，孔內(nèi)每隔1.0m設(shè)測(cè)點(diǎn)一個(gè)，共用110個(gè)孔內(nèi)沉降磁環(huán)。
2.2.8土體水平位移監(jiān)測(cè)土體水平位移監(jiān)測(cè)斷面選則與土體垂直位移量測(cè)同斷面，共9個(gè)量測(cè)斷面。這樣，支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力、孔隙水壓力、支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力、土體垂直位移和水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)均設(shè)在同一斷面上。對(duì)每一個(gè)量測(cè)斷面分別在開挖輪廓外側(cè)0.5m處各設(shè)一個(gè)土體水平位移測(cè)孔，孔內(nèi)每隔1.0m深設(shè)測(cè)點(diǎn)一個(gè)。
2.2.9近地建筑物傾斜監(jiān)測(cè)根據(jù)實(shí)際地面建筑物，特別是高大建筑物、舊巷民宅等，距區(qū)間左右線隧道外緣25m以內(nèi)時(shí)，每棟建筑物觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量≥6個(gè)，觀測(cè)標(biāo)志點(diǎn)設(shè)在地墻（柱）或基礎(chǔ)上。
2.2.10爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)地面建筑物選擇和測(cè)點(diǎn)布置與近地建筑物傾斜監(jiān)測(cè)相同。
2.3量測(cè)方法和頻率
2.3.1圍巖及支護(hù)狀態(tài)的觀察描述采用地質(zhì)羅盤、皮尺等儀器工具進(jìn)行觀察描述，每開挖、支護(hù)循環(huán)觀察一次，直至模筑砼后結(jié)束。
2.3.2地面沉降采用蔡司（德國(guó)產(chǎn)）-004精密水準(zhǔn)儀和銦鋼尺等精密水準(zhǔn)測(cè)量方式。測(cè)點(diǎn)用16～20鋼筋頭長(zhǎng)25～30cm，端頭磨圓。對(duì)已硬化地面用沖擊鉆鉆孔，水泥砂漿錨固，端頭露出地面0.5～0.8cm；對(duì)未硬化地面，用挖孔、水泥砂漿錨固，端頭露出地面0.8～2.0cm.監(jiān)測(cè)頻率：在開挖面距量測(cè)端面前1倍洞徑與埋深之和開始量測(cè)；在開挖面通過量測(cè)斷面1倍洞徑與埋深之和范圍內(nèi)，每開挖循環(huán)或1天1次，5倍洞徑范圍內(nèi)每2天1次，5倍洞徑范圍外每周1次，直至變形穩(wěn)定或全部施工完成。
2.3.3拱頂下沉和凈空收斂監(jiān)測(cè)拱頂下沉采用蔡司-004精密水準(zhǔn)儀和倒掛鋼尺形式的精密水準(zhǔn)測(cè)量方式。帶測(cè)球的測(cè)桿預(yù)埋在隧道初期支護(hù)內(nèi)。隧道凈空收斂量測(cè)采用JSS30/15A收斂計(jì)量測(cè)，帶測(cè)球的測(cè)桿預(yù)埋在隧道初期支護(hù)內(nèi)。
監(jiān)測(cè)頻率：測(cè)點(diǎn)斷面噴射砼支護(hù)后開始第一次量測(cè)；2倍洞徑范圍內(nèi)每開挖循環(huán)或每天1次，5倍洞徑范圍內(nèi)每2天1次，5倍洞徑范圍外每周1次，直至變形穩(wěn)定或模筑砼后。
2.3.4鋼架受力、孔隙水壓和土體壓力監(jiān)測(cè)鋼架應(yīng)力量測(cè)，對(duì)型鋼鋼架采用在鋼架上、下翼緣粘貼電阻應(yīng)變量測(cè)元件和YJ-5型電阻應(yīng)變儀進(jìn)行量測(cè)。對(duì)格柵鋼架采用焊接JXG-1型鋼弦式鋼筋計(jì)和SINC052型頻率儀進(jìn)行量測(cè)。
孔隙水壓量測(cè)采用DKY-51型孔隙水壓力儀進(jìn)行量測(cè)。土體壓力監(jiān)測(cè)采用GDY-2型鋼弦式土壓盒和頻率儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)頻率：在各量測(cè)元件埋設(shè)后進(jìn)行第一次量測(cè)，以后量測(cè)頻率同凈空收斂量測(cè)。上述各項(xiàng)監(jiān)測(cè)可視變化情況，適當(dāng)加密監(jiān)測(cè)。
2.3.5土體垂直位移和水平位移監(jiān)測(cè)土體垂直位移監(jiān)測(cè)采用鉆孔直徑100mm，采用DW-3A型鋼弦式雙線圈連續(xù)激振型多點(diǎn)位移計(jì)和頻率接收儀監(jiān)測(cè)地中垂直位移。
土體水平位移也稱地中水平位移監(jiān)測(cè)，通過地面鉆孔，用BC-5型傾斜儀量測(cè)鉆孔各測(cè)點(diǎn)的傾斜度方式來量測(cè)。
因土中垂直位移和水平位移監(jiān)測(cè)可從地面鉆孔監(jiān)測(cè)，因而如同地面沉降監(jiān)測(cè)一樣，在開挖面距量測(cè)斷面前1倍洞徑與埋深之和前開始量測(cè)。量測(cè)頻率同地表沉降監(jiān)測(cè)。
2.3.6近地表建筑物傾斜監(jiān)測(cè)和爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)建筑物傾斜監(jiān)測(cè)通過在待測(cè)建筑物地墻（或柱）或基礎(chǔ)上設(shè)置標(biāo)志點(diǎn)，通過精密水準(zhǔn)儀、銦鋼尺等精密水準(zhǔn)測(cè)量方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。近地表建筑物爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)通過在待測(cè)建筑物上粘貼CD-1型磁式速度（或加速度）傳感器和測(cè)震儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)，在開挖面距量測(cè)點(diǎn)5倍洞徑和埋深之和，到開挖面通過測(cè)點(diǎn)5倍洞徑和埋深之和后這段范圍，每開挖爆破時(shí)監(jiān)測(cè)。
2.4地鐵區(qū)間隧道施工中的信息反饋基本判斷準(zhǔn)則監(jiān)控量測(cè)的控制標(biāo)準(zhǔn)：①地表下沉量不允許30mm；②地表沉降槽曲線最大坡度≤1/300；③初期支護(hù)結(jié)構(gòu)相對(duì)水平收斂值≤15～30mm；④初期支護(hù)結(jié)構(gòu)趨于基本穩(wěn)定。施工中出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，立即停工，采取措施進(jìn)行處理：①初期支護(hù)結(jié)構(gòu)噴射砼出現(xiàn)裂縫，且不斷發(fā)展；②開挖一個(gè)月后洞內(nèi)水平位移不能收斂，實(shí)測(cè)位移達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的70%；③位移時(shí)間曲線出現(xiàn)反彎突變的急劇增長(zhǎng)現(xiàn)象。
2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法
①對(duì)圍巖及支護(hù)狀態(tài)觀測(cè)，詳細(xì)記錄洞內(nèi)各項(xiàng)作業(yè)、時(shí)間與進(jìn)尺，描繪每一開挖斷面的工程地質(zhì)斷面和水文地質(zhì)斷面，記錄描述支護(hù)厚度、質(zhì)量等情況。每周繪制工程地質(zhì)和水文地質(zhì)縱向剖面圖。
?、趯?duì)洞內(nèi)變形和支護(hù)格柵應(yīng)力，記錄填寫日變化量和累計(jì)量的日?qǐng)?bào)表，繪制累計(jì)變化量與時(shí)間、累計(jì)變化量與進(jìn)尺關(guān)系散點(diǎn)圖，按下述函數(shù)關(guān)系：
σ=A1g（1+T）
σ=A1ge-B/Tσ=T/（A+BT）
σ=A（e-B/T-eB/T）
σ=AT2+BT+C式中：—變形值或應(yīng)力值；T量測(cè)時(shí)間或開挖進(jìn)尺；A、B、C回歸常數(shù)。分別對(duì)各變形值和應(yīng)力值進(jìn)行回歸分析，根據(jù)回歸曲線的擬合好壞程度，即選擇相關(guān)系數(shù)或方差最小的函數(shù)為該量測(cè)數(shù)據(jù)的回歸擬合曲線，并求得回歸趨勢(shì)，對(duì)洞室穩(wěn)定和支護(hù)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷。
?、蹖?duì)于地表沉降觀測(cè)，除對(duì)各斷面最大沉降點(diǎn)進(jìn)行如同洞內(nèi)變形觀測(cè)點(diǎn)一樣繪制沉降與時(shí)間、沉降與進(jìn)尺關(guān)系散點(diǎn)和回歸分析外，尚需繪制各量測(cè)斷面各測(cè)點(diǎn)的沉降關(guān)系即沉降槽曲線，繪制最大沉降點(diǎn)沿隧道縱向的沉降關(guān)系曲線。
?、軐?duì)孔隙水壓力和結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試，記錄填寫日?qǐng)?bào)表，繪制量測(cè)值與開挖進(jìn)尺的關(guān)系曲線。
3、施工監(jiān)測(cè)管理
（1）工程施工前，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況（尤其危房建筑）及工程的施工進(jìn)度，編制詳細(xì)的監(jiān)測(cè)實(shí)施作業(yè)計(jì)劃及其相應(yīng)的保證措施。納入施工生產(chǎn)計(jì)劃中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，同時(shí)報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師和業(yè)主批準(zhǔn)。
（2）成立專門的監(jiān)測(cè)小組，保證監(jiān)測(cè)人員有確定的時(shí)間、空間和相應(yīng)的監(jiān)測(cè)工具，確保監(jiān)測(cè)成果及時(shí)準(zhǔn)確。
?。?）施工監(jiān)測(cè)緊密結(jié)合施工步驟，測(cè)出每一施工步驟時(shí)的變形影響，同時(shí)計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)的累計(jì)變形。
?。?）監(jiān)測(cè)人員及時(shí)整理分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制各種變形和時(shí)間的關(guān)系曲線，預(yù)測(cè)變形發(fā)展趨向，及時(shí)向總工程師、監(jiān)理和業(yè)主匯報(bào)，若發(fā)現(xiàn)異常情況，隨時(shí)與監(jiān)理、業(yè)主聯(lián)系，采取有效措施，做好預(yù)防。同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工步驟及采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確保施工及周圍環(huán)境的安全。
4、施工體會(huì)
（1）地鐵區(qū)間隧道施工監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)繁瑣而細(xì)致的工作，施工能否在安全的前提下順利進(jìn)行，施工監(jiān)測(cè)起到了很重要的作用。
?。?）我國(guó)城市地鐵方興未艾，從企業(yè)的前途和命運(yùn)出發(fā)，我們要下大力氣培養(yǎng)一批過得硬的地鐵施工隊(duì)伍，同時(shí)加強(qiáng)隧道施工監(jiān)測(cè)專業(yè)人員的培養(yǎng)，使本企業(yè)在城市地鐵施工的領(lǐng)域里能夠大有作為。
