隧道施工中地表沉降监控量测反馈技术

2015-06-28钟运秋

四川水泥 2015年4期

关键词：受力围岩隧道

钟运秋

（重庆市经贸中等专业学校，重庆 402160）

隧道施工中地表沉降监控量测反馈技术

钟运秋

（重庆市经贸中等专业学校，重庆 402160）

随着交通事业的不断发展，不可避免的在繁华城区进行施工，此问题一直是一个重难点。周边环境的稳定与否直接关系到工程的成败。本文通过现场监控量测作为信息，通过对析围岩、支护及周围环境的安全稳定性进行监测分析，保证施工安全及环境稳定，以确定支护设计及施工方法是否合理，确认和修正设计参数，从而提高经济效益。为今后类似工程提供一定参考价值。

隧道施工地表沉降监控量测

1引言

繁华城区施工中的环境影响一直是施工控制的重点，周边环境的稳定与否直接关系到工程的成败，而现场监控量测则是环境控制的重要手段。现场监控量测作为信息化施工的重要组成部分，不仅可监视分析围岩、支护及周围环境的安全稳定性，保证施工安全及环境稳定，还可判断支护设计及施工方法是否合理，确认和修正设计参数，从而提高经济效益。因此，施工过程中建立全面、严密的监测体系是完全必要的，通过及时的监测信息反馈指导施工，不仅可保证结构自身的安全稳定，还可对周边环境影响进行有效控制，减少施工对周边建（构）筑物、路面及管线等周围环境的影响，从而有效地将施工控制在安全范围之内。

（1）监视分析工程施工周围土体在施工过程中的动态变化，明确工程施工对原始地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节；

（2）掌握支护体系的受力和变位状态，并对其安全稳定性进行评价；

（3）根据地质条件和施工方法，对施工影响范围内的地表沉降等监测项目预先进行估算和研究，并对隧道沿线附近的建（构）筑物、地下管线等可能受到影响的程度做出评估和提出处理方案，确保它们在施工过程中处于安全的工作状态；

（4）通过现场监测信息反馈和施工中的地质调查，及时调整支护参数和采取相应的工程措施，优化施工工艺，达到工程优质、安全施工、经济合理、施工快捷的目的，并为今后类似工程提供借签。

2工程概况

重庆市轨道交通三号线是重庆南北方向交通的主动脉，横跨长江、嘉陵江，连接菜园坝火车站、龙头寺火车站这两个重庆主城区重要的对外交通网，还将向北延伸与江北机场衔接，其建设是重庆“十一五”重点工程之一。华新街～观音桥区间隧道位于观音桥转盘以南，建新南路道路下方，南接华新街车站，北端和已实施的观音桥区间隧道相接，隧道共929.407m，纵坡为2.9‰～5‰；区间隧道工程地质条件复杂、跨度大、埋深超浅、地面人口及建筑密集，环保要求高，无论从围岩稳定性及支护结构的复杂程度还是从城市环境保护角度看，施工难度是少见的。

其中，华新街人行通道、405车站段为本工程最复杂的地段。里程桩号为SK11 +082.224 ～SK11+185.224、SK11+675.224-SK11+872，属Ⅴ级围岩，属超浅埋地段，上软下硬，拱部及边墙大部分均为砂卵石、粘土及粉砂回填土、淤泥土，含水丰富，下部为坚硬的砂岩，且埋深超浅，最浅处仅4.3m。隧道跨度大，最大开挖宽达15.44m ,开挖高度12.08m，紧邻华新街人行通道，距离人行通道仅1.2米，周边结构物、管线较多，且老化陈旧，隧道开挖必然会在其周围岩土体中引起位移与变形，路面、结构物及管线沉降控制难度大。

3 隧道受力及变形控制指标研究

暗挖隧道施工中，洞内监控量测可以分为:隧道净空收敛值（拱顶下沉、周边位移）和结构受力（格栅拱钢筋应力、围岩压力）。

3.1 结构周边位移值控制指标

隧道变形一般应根据地质条件，环境要求和施工情况并结合有关规范规定共同确定。根据以往的经验并参考有关规范的规定，利用隧道周边允许位移值对隧道的拱顶下沉及净空收敛进行管理。

根据规范及经验，除对初期支护相对位移控制标准有明确规定外，还需对位移速率和位移管理等级进行规定，具体数值如表1。

表1 初期支护位移速率和管理等级

注：V：位移速率，U0：实测位移值；Un：允许位移值

现场监测时，可根据监测结果所处的管理阶段来选择监测频率：一般Ⅰ级管理阶段应加密监测，通常监测频率为2～3次/d,Ⅱ级管理阶段则应正常监测,通常监测频率为1～2次/d；Ⅲ级管理阶段监测时间间隔可适当拉大,通常监测频率为1次/3～7d。

3.2 隧道结构受力控制指标结构受力控制指标主要包括：围岩和初支之间接触压力，初期支护钢筋应力。（1）钢筋应力控制标准

根据设计文件，施工中拱架主筋采用直径为Φ25mm的Ⅱ级热轧螺纹钢筋，依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），其抗拉、压强度设计值为f=300KPa,即为钢筋应力的控制标准。

（2）围岩和初期支护之间压力估算

根据《铁路隧道设计规范》,因本隧道上覆围岩很薄，属于浅埋暗挖隧道，则围岩垂直匀布压力为：

式中：q:上覆土柱压力，取5m;

h:土体容重,取19KN/m3;

计算可知：q=0.095MPa;

其均布侧向压力按朗金土压力公式计算如下：

(12)

式中：ht:隧道高度，取6.8m；Φ:土体内摩擦角,取30°；

计算可知：e=0.078MPa;

对于浅埋隧道，进行结构设计时，除考虑上覆土柱自重应力外，还应考虑水压力和外荷载（例如汽车、火车、地震荷载等），此外还应考虑一定的安全系数，因此，结构的承载能力要远远大于上覆土柱土压力，从安全角度考虑，假设其承载能力提高一倍，则结构实际能够承受的垂直压力为应为0.19MPa,水平压力为0.16 MPa。