地铁盾构双线隧道施工过程地表变形监测分析

2016-12-15胡翾

工程技术研究 2016年11期

关键词：双线轴线盾构

胡翾

（长江三峡勘测研究院有限公司（武汉），湖北武汉 430074）

地铁盾构双线隧道施工过程地表变形监测分析

胡翾

（长江三峡勘测研究院有限公司（武汉），湖北武汉 430074）

双线盾构隧道在城市地铁建设中得到了广泛应用。文章结合武汉地铁双线盾构隧道工程实际，制定合理的地表变形监测方案，从盾构施工过程中地表横向变形、纵向变形两个方面入手，对地铁双线隧道施工变形特征进行分析。

地铁；盾构；双线隧道，地表变形

1 地铁盾构施工的变形监测分析现状

地铁盾构施工的变形监测分析得到了广泛技术工作人员的重视，如汪顺喜结合天津地铁6号线工程实际介绍了盾构下穿铁路的监测方法及监测结果[1]；孙建超，刘锦探讨了盾构施工过程地表沉降的影响因素及施工控制技术[2]。冯兴仁等结合深圳地铁7号线的双连拱隧道工程，对其实时监测结果进行了分析及评估。

2 双线盾构隧道施工地表变形监测方案

武汉地铁宏图大道区间双线盾构隧道工程，主要穿越土层有粘土、淤泥质土、粉质粘土、砂砾卵石等土层。根据相关规范要求，设定地表隆陷监测频率：掘进面距监测断面前后＜2Dm时，2次/天；掘进面距监测断面前后＜5Dm时，1次/2天；掘进面距监测断面前后＞5Dm时，1次/周；根据数据分析确定沉降基本稳定后，1次/月。地表变形监测采用水准测量的方法进行，按照国家二等水准测量技术要求进行作业。视线长度不大于50m，闭合差小于±0.5mm。现场监测采用的仪器设备包括：全站仪（徕卡TC302）及精密水准仪（天宝DIN03）。布设测点前用全站仪按设计的里程及坐标确定隧道轴线上的测点位置。纵向地表测点沿盾构推进轴线设置，盾构始发与到达段200m范围内，沿隧道轴向每10m布1个断面，其余地段，每20m布1个断面，盾构施工穿越既有建筑物群应适当加密测点，每10m布1个断面，每个断面布设测点7个（单线）。变形控制标准值制定地表沉降允许位移控制值U0为30mm，位移最大速率控制值为3mm/d；地表隆起允许位移控制值U0为10mm，位移最大速率控制值为3mm/d。

3 双线盾构施工地表变形监测结果与分析

选取武汉地铁宏图大道区间的开始200m范围段为研究对象，对左线盾构掘进至150m，右线盾构掘进至50m时的左线监测结果进行分析，即左线盾构管片100环位置。根据监测记录调取当天监测日报，监测方案要求测取开挖面前40m，开挖面后50m的地表变形数据。

3.1 横向变形规律分析

由于开挖面前方和附近地表变形量相对较小，测量误差及其他因素干扰对数据的影响较大，不能很好地从实测数据中发现它们的变形规律，而数值模拟试验不存在这些因素，可以用数值模拟方法去探索其规律。选取左线开挖面后方20m、40m处横截面地表变形监测数据分析（见图1）（+表示隆起，-表示沉降）。

图1 横截面地表变形图

盾构开挖面经过后地表变形横向分布规律如下：①横截面上最大沉降量均出现在隧道轴线上，且距隧道轴线越远，沉降量逐渐减小，形成一条沉降槽曲线；②沉降槽曲线以隧道轴线近似呈轴对称分布，即高斯分布曲线，与peck公式预测的沉降槽曲线形状相似；③地表沉降槽横向影响宽度大约为距隧道轴线左右各20m范围，施工监测中横断面测点布置较为合理，大致能反映出地表变形横向分布规律。

3.2 纵向变形规律分析

左线隧道轴线上方地表变形监测数据分析（见图2）。

图2 隧道轴向地表变形图

盾构施工地表变形纵向分布规律如下：①沿隧道轴向地表变形曲线近似“S”形曲线。在开挖面前方2～3D（D为隧道直径，即12～18m）范围内地表有轻微隆起现象，最大隆起量达1.589mm；盾构开挖面后方地表变形主要表现为沉降，且距离开挖面越远，地表沉降值越大，在开挖面后方5～6D处趋于稳定，稳定值在16mm左右；②隧道轴向地表变形曲线空间上可划分三个阶段，即盾构开挖面前方的前期发展阶段，开挖面后方5～6D范围内的剧烈增长阶段及之后的趋于稳定阶段。