地铁车站及盾构监测技术控制

李玉宁

摘要：在盾构区间隧道工程施工过程中, 通过地面沉降控制技术的应用与不断研究，认真总结并分析了该项技术及其所涵盖的相关内容, 将这一技术与工程实施紧密结合在一起, 通过施工中采取监测预控和治理措施, 解决了公共安全、环境安全及施工安全问题, 节约了资金投入, 研究成果为地区地铁隧道工程创造了良好的经济效益与社会效益。

关键词：地铁盾构 施工监测；沉降,

中图分类号： U455 文献标识码： A

前言

地铁隧道施工变形监测是指在隧道掘进过程中对土体和衬砌的受力状态、变形状态的监测, 也包括对施工影响范围内的建( 构) 筑物的沉降、裂缝、倾斜等的监测。由于地铁隧道工程位于地层包围之中, 周围地层的水文、工程地质情况复杂多变, 土层力学性质又各不相同, 施工中可能遇到预想不到的问题, 给施工带来安全风险。这种情况下就需要通过信息化施工, 随时掌握施工进展情况，针对出现的问题采取相应的应对措施。监测工作是信息化施工的重要保证, 通过现场监测，可掌握土体的受力、变形状态，确定土体的稳定情况。

1、盾构施工地面沉降监测的主要内容

盾构施工监测的内容有地表沉降、土体沉降、土体变形、土压力、空隙水压力, 建筑物沉降、倾斜、裂缝, 隧道衬砌土压力、应力、变形以及盾构开挖面土压、推力、出土量、注浆量, 盾构姿态等。盾构施工地面监测的内容主要有地表沉降、土体沉降和土体水平位移。

2、盾构施工监测

监控量测的主要对象是地层、支持结构和周围环境，监测项目主要是地表和深层土体的沉降和水平位移、地下水压力和水位、建筑物沉降与倾斜、地下管线沉降、支持结构内力、变形等。

2.1监测项目

在盾构施工过程中, 由于地层的变化而导致不同程度的地面沉降，从而造成地面建筑物、地下管线等设施的变形。针对该区间隧道沿线地下管线的情况，在

盾构推进施工过程中，设置以下监测项目：

（1）地面沉降监测(包括隧道轴线地面纵向沉降测量及横向断面沉降测量)；

（2）地下管线沉降监测( 盾构推进施工影响范围内的地下管线沉降监测)；

（3）建筑物沉降监测( 施工影响范围内的建筑物沉降测量)。

地面沉降点放样按照设计每隔5 环计算一个轴线点坐标，用已测定的导线控制点将这些坐标点放样到实地上，根据点位埋设沉降测标。为了保护测点，放样测点与盾构推进保持一致或稍微超前。沉降监测从水准工作基点出发按二等水准测量要求以闭合或附合水准线路的形式测量各监测点的高程, 测量闭合差小于±0.5Nmm( N 为测站数) 。前后两次测量值之差为本次高程变化量；测量值与初始值之差为累计高程变化量。初始值为盾构未推进时测量两次监测点高程的平均值。

2.2地表沉降监测

地面沉降控制主要包括盾构前方沉降、盾构通过时沉降和后续沉降控制。盾构切口前方的沉降，主要由切口泥水压力和推进速度控制，为使切口泥水能更好地支护正面土体，必须同时严格控制泥水指标等施工参数；盾构通过时的沉降主要由同步注浆控制，固结沉降主要由同步注浆和壁后二次注浆进行控制。

（1）监测方法：主要监测盾构掘进过程引起的地表变形情况，监测方法是在地表埋设测点，观测点要做在原状土上。在隧道沿线，地表影响范围外布设监测基准点，基准点和地面水准点进行联测，约每月联测一次。用精密水准仪进行地面沉降量测。根据监测结果进行分析，判断盾构掘进对地表沉降的影响。

（2）测点布置原则：测点布置在地面上，依据规范和设计要求沿隧道中线方向每隔10 m 布设一个测点，垂直隧道方向每30m 布设一个观测断面，在联络通道上必须各布置一组观测断面，每观测断面布设约11个点, 根据沉降槽的范围, 中线布设1个，左右线路外各布设5点, 点间距为2m、3m、5m。如图1所示，施工时，根据具体的地面建筑物情况进行调整。

1 净空水平收敛观测点；2 拱顶下沉观测点 图2管线监测点布设示意

3 地表沉降观测点； 4 地表；5 管片

图1地面沉降和管片变形监测点布置

当地表沉降速度过大, 加快监测频率, 必要时停工检查原因。采用加强壁后注浆和加固地层的措施保证施工安全。

2.3地下管线变形监测

本标段沿线或横跨隧道的管线较多，其中有电力、热力、上水、天然气、煤气等重要管线，有的埋深较深，所以有必要对影响范围内的管线进行观测和保护。监测管线的变形，采用精密水准仪量测。

（1）测点布置原则：在管线的覆土正上方沿管线走向方向每5m挖一孔，在被测管线上布置测点。在所挖的孔中埋设–200 mm 的钢管加盖保护。不宜开挖的地方可用钢管直接打入地下,其深度与管顶平齐,作为观测标记。管道监测点布设如图2所示。

当地下管线的位移超过警戒值时,立即会同有关部门对管线采取加固措施。

2.4地面建、构筑物变形监测

本标段施工范围内地上建筑物以普通民房为主, 多为破旧危房, 且排列密集。所以对影响区的建筑物进行监测。

（1）监测方法: 主要监测建筑物的不均匀沉降、水平位移。用精密水准仪和电子经纬仪进行量测。在施工过程中注意观测房屋的裂缝情况,根据测量结果判断建筑物的变形和沉降情况。

（2）测点布置原则：在建筑物的承重柱和墙及拐角位置布置测点，每一栋建筑物不少于4点。建筑：物变形有沉降、倾斜、裂缝，对它们的埋设观测点如图3所示。

图3 建筑物沉降、倾斜、裂缝观测点布置示意

（3）相应对策：当建筑物的变形持续速率增大时，加快监测频率，及时采取加强开挖面的支撑、土压的建立和增加注浆量及加固地层等措施，必要时，对既有建筑物的基础采取加固措施。

3、结语

目前，我国监测工作取得了大量翔实可靠的数据，通过对监测数据进行分析，可以判断施工的进展程度、发现施工中存在的问题、为后续施工提供参数依据， 以便有针对性地改进施工工艺和修改施工参数，对“危险地段”进行变更设计或更改施工方案, 以确保隧道施工的安全。监测过程中如出现险情和特殊情况，能及时反馈信息，并采取必要的措施, 减少事故发生的可能性。