地铁区间盾构施工过程中监测技术的探讨

眭文　尹小波

【摘 要】地铁区间盾构法施工的第三方监测是确保地铁区间施工安全和周围环境安全的重要保障，本文结合某地铁区间盾构法施工中的监测工程实践，分析沉降的原因及应对的施工技术，为类似的工程提供参加价值和借鉴意义。

【关键词】地铁；盾构；监测

1 监测工程概况

该工程的施工工艺采用常用的盾构法施工，并采用管片衬砌、错缝拼接。车站区间设计范围为：Y（Z）DK27+720.800～Y（Z）DK28+818.055，右线长1097.255m，左线长1117.622m（长链20.367m）。在里程YDK28+288.413（ZDK28+298.791）设防灾疏散联络通道兼废水泵房1处。区间右线设计起迄里程为YDK27+720.800～YDK27+818.055，全长1097.255m，左线设计起迄里程为ZDK27+720.800～ZDK27+818.055，长链20.367m，全长1117.622m，左右线中心线间距为10.30～15.40m，线路平曲线最小半径为350m。区间线路最大纵坡为28‰，最大竖曲线半径为5000m，最大坡长为493.000m，区间隧道埋深约为10.07～19.64m。区间线路纵坡为“V”字坡，线路竖曲线采用3000m、5000m半径。

2 工程地质概况

依据该地区的工程详细勘察报告，拟建车站场地及周边近场区未发现晚更新世以来的活动断层，亦没有发生过破坏性的历史地震，近场区内不存在发震构造，勘察场地属地震稳定区，无影响场地稳定的活动断裂、岩溶塌陷、滑坡、泥石流、显著地面沉降等不良地质作用，场地稳定，适宜地铁建设。在勘察深度和范围内未发现有毒、有害气体，适宜工程建设。

3 监测方案

3.1 监测项目

为确保盾构施工及周边环境安全并掌握其变形发展状态，各监测项目见表3-1[1-2]。

3.2 监测依据

（1）《该工程土建施工第三方监测项目第三标段招标文件》；

（2）《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB 50911-2013）；

（3）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）；

（4）《工程测量规范》（GB 50026-2007）；

（5）《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2016）；

（6）该区间施工监测方案及相关设计图纸；

（7）国家其他相关技术规范标准。

3.3 监测仪器

监测仪器具体名称及参数如下：

（1）数字水准仪：规格型号：索佳-SDL30；主要工作性能指标：高程：5m；距离：100m；精度：±0.4mm/km。

（2）收敛计：规格型号：规格型号为JSS30A；主要工作性能指标：精度：0.06mm。

3.4 监测方法

3.4.1 地表隆陷监测

每一個监测断面都布置了10个监测点，监测点的布置位置基本上是在繁华市区的公路上，具体做法是施工单位根据设计图监测点的地理坐标，在相对应的地点用钻机在地面上打一个直径在10cm左右的大钻孔，深度也在10cm左右，接着在大钻孔中打一个小钻孔，然后把钢筋通过小钻孔打入岩土中1.2m中左右，目的是为了保证钢筋和土体连为一体，并露出钢筋顶部几厘米，测量时测尺立于该钢筋顶部以便测量。

3.4.2 建构筑物沉降、倾斜监测

建构筑物沉降、倾斜监测所基于的原理、使用的监测仪器与地表隆陷监测基本相同。监测点所布置的位置为盾构施工现场周围可能引起地基不均匀沉降的建构筑物上。监测点上的铁质标志物应选用专业的机械加工，并需要在标志物表面上涂刷防腐漆进行保护。

3.4.3 拱顶沉降监测

为了工程的安全，在拱顶的中部埋设了预埋件，拱顶沉降监测与地表隆陷监测原理大致相同，测量出各测点与测量基准点的相对高差，计算出拱顶沉降量，再用采集并处理后的数据画出拱顶沉降时间曲线图和沉降距离曲线图，直观地反映出每个监测点的沉降变化，预测沉降的发展趋势，倘若沉降量过大，适当地改变施工方法，减少对原有土体结构的扰动，并且进行注浆加固土体，保证工程施工的安全。

3.4.4 净空收敛监测

管片拼接完成后，在拱的腰部埋设预埋件，并且要求预埋件的位置在同一轴线上。所有的测线和拱顶沉降监测的布设点在同一断面。净空收敛监测方法与拱顶沉降监测方法基本相同，测量出各测点与测量基准点的相对高差，计算出沉降量，再用采集并处理后的数据画出沉降时间曲线图和沉降距离曲线图，直观地反映出每个监测点的沉降变化，预测沉降的发展趋势。

3.4.5 管线变形监测

埋藏在地下的管线错综复杂，虽然地面上有明显的标志以及施工设计图中指出了管线埋藏的具体位置，在施工中很少存在挖断管线的现象，但是由于盾构施工过程中会改变周围土体的动态平衡，土体的不均匀位移可能会导致管线的变形，严重的会导致管线的错断。因此，做好管线变形监测，可以及时发现问题并改变施工方法，降低对管线的影响。大部分区域内都不适合明挖，在这些地方，可以用钢筋打入地下并与管底齐平，并露出钢筋顶部几厘米，用水准仪测量时测尺立于该钢筋顶部以便测量，然后根据相对高差计算出差异沉降量和管线沉降量。

3.4.6 巡视检查

安排特定的监测人员在施工现场定期的巡视周边情况，大致观察一下地面有无明显的隆起沉降或开裂、构建筑物有无明显的开裂、车站基坑周围的水泥硬化区域有无裂痕、隧道内的拼接管片有无裂痕、地下水有无突水严重等危害工程施工现象。

3.5 监测周期及频率

3.5.1 仪器监测周期及频率

盾构施工监测频率主要根据收敛形变速度及离开挖面距离而定，监测频率按项目施工阶段选取如下：endprint

3.5.2 巡视检查的周期及频率

正常情况下盾构掘进时第三方监测的洞内及洞外巡视检查的频率为1次/1天，紧急情况下或出现报警情况加密至2次/天，日变化量正常后恢复原来的巡视检查频率。

3.6 控制指标

盾构区间及周边环境监测项目报警值如下：

（1）地表隆陷：允许位移控制值（mm）：-30～+10；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值变化速率（mm/d）：3。

（2）建构（造）物沉降、倾斜：无特殊要求建筑物，沉降控制值为：30mm；框架结构、桩基础：2‰桩间距；砖混、条形基础：基础倾斜方向两端的沉降差与其距离的比值：0.002；裂缝控制值：建筑（2mm），路面（10mm）。

（3）拱顶沉降：允许位移控制值（mm）：20；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值变化速率（mm/d）：3。

（4）净空收敛：允许位移控制值（mm）：12；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值变化速率（mm/d）：3。

（5）管线变形监测：允许位移控制值（mm）：10；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值变化速率（mm/d）：2。

由于本工程周边环境复杂，盾构区间上方道路车流量大，故地表沉降报警值取《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB 50911-2013）表9.2.2-2中的较小值。

4 沉降的原因以及应对的施工技术

地铁盾构施工过程中，大量的土体被挖空排走，从而导致土体的不均匀沉降，但是沉降量的大小很大程度上取决于施工技术的优劣性。盾构掘进的速度过快、开挖面的深度过大、实际的支护情况与设计不符、挖土量与排土量不等、管片壁后注浆不严实留有空洞、盾尾漏浆、浆液配比不当、排水不及时产生流沙等都可能加大土体的不均匀沉降。为了避免不均匀沉降过大，除了改正上面的施工情况外，还需要加强施工监测的频率，及时发现问题，督促施工单位及时改正问题，保证工程安全顺利地进行。

5 结论与建议

此次地铁盾构施工监测技术从始至终严格按照相关规范实施，并取得了良好的效果；及时发现了施工过程中一些监测项目超过预警值、工程施工不规范等问题，并反馈给施工单位，督促其迅速改正施工方法，避免了工程事故的发生。现场施工现阶段应及时做好监测点位的标示保护工作，适当增加断面的监测点。盾构隧道区间的监测需要严格按照相关的标准进行，在實际监测过程中总结出易于发生事故的监测点位置，在容易发现沉降的地段需要提高监测的密度与频率，确保施工安全。

【参考文献】

[1]中华人民共和国标准.JGJ 8-2016建筑变形测量规范[S].

[2]中华人民共和国标准.GB 50026-2007工程测量规范[S].endprint