城市地铁钻爆法施工监控量测技术应用研究

李子彬 邓硕 梁元杰

摘 要：重庆市轨道交通进入了建设高峰期，钻爆法仍是最主要的施工方法，监控量测成为保障施工安全的重要手段。结合重庆轨道交通四号线一标段工程实际，总结监控量测方案设计与实施方法，针对实施过程中存在的问题，提出改进措施和建议。

关键词：城市地铁；钻爆法施工；监控量测

基金项目：重庆科技学院研究生科技创新计划项目资助：隧道安全监测技术应用研究（项目编号1224/21428）基于FLAC 3D的地铁隧道爆破振动（项目编号1224/21436）。

0.引言

重庆市主城地理环境独特，地势高低起伏，轨道交通线路地下工程量较大。市区地下岩层多为砂岩、泥岩和石灰岩，砂岩和泥岩的饱和单轴极限抗压强度为12.6～36.7MPa[1]，围岩稳定性较好，因此在隧道建设中多应用钻爆法施工[2]。

1.工程概况

重庆轨道交通四号线一标段，起点里程K15+006.418，终点里程K17+193.942，区间长约2.188km。区间隧道拱顶埋深14.2～67.9m，浅埋、深埋隧道均有。区间隧道围岩以砂质泥岩为主，围岩级别为Ⅳ级。区间断面有单洞单线、单洞双线和双线上下重叠隧道三种形式，正线区间包含ⅣA、ⅣA1、ⅣA2、ⅣA3、ⅣB、ⅣB1、ⅣC、ⅣD、ⅣE、ⅣF、ⅣG、ⅣH、人防断面共13种断面类型，隧道衬砌结构按新奥法原理设计，采用复合式衬砌结构，钻爆法施工。

2.监控量测方案

根据区间隧道设计、施工方案，并结合相关施工和监测技术规范制定监测方案[3-5]。

2.1监控量测内容

具体量测项目、仪器设备及要求见表1。

表1 主要监控量测项目表

2.2监控量测频率

监控量测频率见表2，表3。

表2 监控量测频率

表3 水平收敛和拱顶下沉的量测频率

3.监控量测实施方法

3.1洞内、洞外观察

利用地质素描、照相或摄像技术对揭露的围岩进行观察，通过宏观判断分析隧道围岩的稳定状况。

3.2水平收敛监测

测点布设：每20m一个断面，每个断面一条测线，每个监测断面设置3个锚固点，即图中的点A、B和C点，水平收敛测点和拱顶下沉测点应在同一断面内布设，特殊地段适当加密至5m或10m一个断面。测点布设如图1所示。

测量方法：水平收敛在初支完成后及时进行，小断面情况下，通过收敛计测定AB的位移变化；大断面情况下，通过高精密全站仪测定测线AB、AC、BC的位移变化，可以确定出其发生的收敛位移和大变形。

3.3拱顶下沉监测

基点布设：基点应埋设在受施工扰动范围以外的结构物上。

测点布设：测点布设在初期支护上的拱顶位置，每个断面布设1-3个点，与水平收敛测点应在同一断面内布设。

测量方法：采用精密水测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。首次观测应在初支混凝土喷射完成后及时进行，观测时，对测点进行往返两次观测，两次高程之差应小于1.0mm，取平均值作为初始值。

3.4地表下沉监测

基点布设：基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域。

测点布设：断面的间距为5～50m，垂直隧道中线设置，每个断面至少11个测点。

测量方法：拱顶沉降监测随施工进度进行，根据开挖部位、步骤及时监测。观测方法采用精密水准测量方法。

3.5建（构）筑物沉降、倾斜监测

基点布设：基准点选择在变形影响范围外，埋设要稳固；基准点数量应满足具有检核条件，不少于3个。

测点布设：在建（构）筑物（桥梁、建筑物等）四角、沿外墙每l0m～15m处布置測点，且每侧不少于3个监测点，监测点采用反射片与外墙粘贴牢固。测点布设如图2所示。

测量方法：采用精密全站仪进行监测。

3.6钢支撑应力监测

测点布设：钢筋计沿钢架的内或外边缘布设。安装前，在钢拱架待测部位焊接钢弦式钢筋计，在焊接过程中注意焊接质量，记下钢筋计型号，并将钢筋计编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，避免被施工所破坏。

测量方法：采用钢筋计对钢支撑进行应力监测。

4.监测数据处理与信息反馈

4.1监控量测流程 （监控量测流程如图3所示）。

4.2数据采集

在量测断面测点埋设后24h内测取初始读数，以后根据设计的采集频率和次数进行数据采集，同时根据隧道开挖、工程进度和所量测数据的变化情况作适当调整。量测频率主要根据埋设断面时间间隔、断面与掌子面的距离及量测数据变化情况来确定。

4.3数据分析与处理

每次监测应做好原始记录并及时进行监测数据整理。建立资料分析处理系统，根据所采用的监测方法和所取得的监测数据，采用相应的数据处理方法，对监测资料进行分析处理。绘制变形-时间曲线和变形速率曲线。

4.4监控量测控制值及监测预警管理

4.4.1监控量测控制值

根据设计要求，该工程隧道变形监控量测控制值如表4所示。

监测信息反馈按黄色、橙色和红色三级预警进行管理和控制。具体内容如表5所示。

4.4.2预警响应

（1）达到黄色预警时，监测组和施工单位应提高监测频率，对地面和建（构）筑物沉降要加强动态观察，特别是预警点附近的各种管线要加强检查和管理。

（2）达到橙色预警时，在继续加强上述监测、观察、检查和处理外，还需针对不同预警项目的特点完善对该状态的预警响应，及时对施工方案、开挖进度、支护参数、工艺方法等进行灵活调整和补充，在获得业主、监理、设计单位的认可后尽快实施。

（3）达到红色预警时，除应立即向上述单位报警外还应立即采取补强措施，并经设计、施工、监理和建设单位分析和认定后，改变施工程序或设计参数，必要时应立即停止开挖，进行施工处理。

（4）当监测数据达到其中任意一级预警状态时，监测组应在第一时间告知业主、施工、监理、设计各方，在进行正常预警响应时向各相关单位提交预警报告。

5.监控量测的经验与建议

（1）监控量测应由有专业监测人员组成的监测小组来实施监控量测方案，严格按计划中的监测项目、步骤和频率进行。

（2）对投入监测的设备和仪器要定期检测和维护，必须符合设计要求精度，保证仪器的可靠性能。

（3）基准点要定期进行检核，并加以保护，确保监测数据的准确。

（4）做好测点的保护工作，对测点进行编号并在其周围设置明显标志，预防施工时损坏。

（5）监测小组对于监测数据要及时上报，如遇到监测点需要进行调整时，应及时向业主、监理、设计和施工方反映，经过专家同论证可行后，灵活调整监测方案，确保监测顺利进行。

参考文献

[1] 杨凯，刘东升，易前应，等.重庆市岩石抗剪强度参数统计分析及应用[J].后勤工程学院学报，2008（2）：18—21.

[2] 肖尧.山城重庆地铁开挖方法选择[J].重庆工商大学学报：自然科学版，2014，31（6）：97-100.

[3] GB/50911-2013城市轨道交通工程呢过监测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[4] JGJ8-2007建筑变形测量规范[S] .北京：中国建筑工业出版社，2007.

[5] GB50026-2007工程测量规范[S] .北京：中国计划出版社，2007.

作者简介：李子彬（1989-），男，河北石家庄人，硕士，研究方向为隧道施工安全监测技术。