市政桥梁工程涉地铁隧道时的沉降及位移监测研究

田永辉 强涛

摘 要：在地铁隧道附近施工区域新施工会引起隧道的附加沉降及位移，严重时会引起地铁隧道开裂。文章根据成都市三环路扩能提升工程主体工程六标段中羊犀立交扩能改造中对成都地铁2号线的监控实例，对施工中涉地铁隧道沉降及位移的监控方法进行研究，从而确保在涉地铁各施工节点工程中所采取的措施是切实可行并安全可靠的。

关键词：隧道沉降 位移监控 监测网

1.工程概况

四川省成都市羊犀立交是成都市三环路的重要节点，2017年6月，三环路开始主体工程的全面扩能提升。原有羊犀立交建成于2002年，是仅设有两条右转匝道的一座部分互通式立交。羊犀立交的扩能提升改造将新增4条右转匝道、2条左转匝道及1条集散车道，形成全互通式立交，匝道标准宽度为9m，标准跨径为25m和30m，部分跨越地面辅道的跨径适当增加，跨越地铁段最大跨径为51m。新建立交匝道的下部结构采用旋挖灌注桩+承台+预制立柱，上部结构均为钢结构箱梁，其中桩基218根，承台105个，预制立柱100根，钢梁97跨。立柱全部采用预制拼装技术，在西南地区为首次采用；钢梁全部采用连续钢梁，形成2～5跨一联的连续梁体系，总用钢量约为1万t。

现状地铁2号线路线经过羊犀立交施工区域，隧道顶覆土约14～16m，相交区域涉及立交桩基、承台、新排管线、预制立柱吊装、钢梁吊装、新建道路施工等，A区域距离地铁2号线最小距离约5m，B区域新建匝道桥墩位于地铁2号线左右线之间，具体位置关系见图1。

2.各施工节点对地铁隧道的影响等级划分

外部活动对轨道交通的影响程度根据两者之间的空间关系、工程地质及水文地质条件、外部活动的规模、实施方法等因素划分，分为重大影响和一般影响两个等级，见表1。

根据以上标准，套用地下结构，根据打桩、基础、深基坑、大型机械设备等外部活动与既有轨道交通的近距，本工程对地铁2号线的影响，均属于重大影响。因此，在施工过程中，要非常重视对地铁轨道的保护。在保护措施下，精密的仪器监测是必备的手段。

3.地铁隧道沉降及位移监测

3.1监测工作组织

羊犀立交施工期间影响地铁2号线A区域（ES匝道）约140m，由于A区域施工位于地铁2号线左侧，每10m布置一个监测断面，所以1台仪器（编号为1#）即可满足监测要求，监测断面为DM1～DM14；B区域（JS、EN匝道）施工位于地铁2号线左、右线之间，相交处为加密断面，每5m布设一个监测断面，正常线路每10m布设一个监测断面，需2台仪器（编号为2#、3#）才能满足监测要求，监测断面为DM15～DM71。

3.2监测内容、周期及频率、控制值

（1）监测内容：按照规范及成都地铁相关管理办法要求，羊犀立交施工期间，地铁2号线结构监测项目及测点布置要求如表2所示。

（2）监测频率：根据本工程的施工特点，施工前期，将测点布置完成并采取初始值，初始值观测3次，重复观测结果没有错误时取平均值作为初始值；施工期间，具体监测频率如下：①桩基施工前：3次完成初始值采集；②桩基施工至钢梁吊装施工完成：1～2次/1d。

（3）监测项目控制值：根据设计资料、城市轨道交通的结构安全保护技术要求及现行国家标准《地铁设计规范》（GB 50157-2013）、《城市轨道交通结构安全保护技术规范》（CJJ/T 202-2013）确定。监测项目具体如下：①结构竖向位移：控制值为沉降10mm、上浮10mmm，速率为沉降2mm/d、上浮2mm/d；②结构水平位移：控制值为10mm，速率为2mm/d；③道床左右差异沉降：控制值为4mm，速率为1mm/ d；④道床纵向差异沉降：控制值为 4mm，或为0.04%Li（Li-沿隧道轴向两测点间距）。

3.3监测的实施

3.3.1自动化监测网的布设

本工程的监测项目主要包含竖向位移（沉降）与水平位移监测。监测测点布置在地铁2号线左右线隧道每10m布设1個监测断面，加密断面每5m布设一个断面。每个断面布设5个棱镜，分别为隧道道床2个（在布设道床沉降自动化监测点旁，同时布设人工监测点，并定期对监测数据进行检校）、侧墙2个、拱顶1个，沿隧道洞身环向布置。监测设备采用3台（A区域1台、B区域2台）TM30监测机器人，主要包含GeoMoS软件、徕卡、无线数据传输。无线数据传输，主要使用4G网络的无线数据终端（DTU）进行数据传输。图2为监测点位平面布置示意图。

3.3.2监测成果

本项目工程监测工作于2017年12月20日开始，截止于2018年6月25日。按方案，隧道共埋设监测点232个，基准点24个；期间隧道15～36断面每个监测点监测340次；37～58断面每个监测点监测330次，1～14断面每个监测点监测76次，全部点位总计监测63216次；其中第15～58断面于2017年12月20日采取初始值，第1～14断面于2018年5月14日采取初始值。各项监测数据汇总后的累计值具体如下：

（1）结构竖向位移：累计值最大为-1.10mm（监测点DM52-3）。

（2）结构水平位移：累计最大为-1.28mm（测点DM19-1）。

（3）道床左右差异沉降：累计最大为-1.03mm（DM52-2-DM52-3）。

（4）道床纵向差异沉降：累计最大为0.96mm（DM20-2-DM21-2）。

由监测数据可知：羊犀立交桥梁施工过程中对临近地铁结构影响较小，地铁隧道结构各项监测数据均未超出控制值。

4.结束语

综上所述，成都三环路羊犀立交提升改造，涉地铁2号线隧道结构各项监测数据均无超限及突变情况。根据监测数据说明，在涉地铁各施工节点工程中所采取的措施是切实可行并安全可靠的。结合实际情况，上述措施和监控方法也可为其他市政工程桥梁施工中涉地铁施工时提供参考依据。

参考文献：

[1]戴宏伟，陈仁朋，陈云敏.地面新施工荷载对临近地铁隧道纵向变形的影响分析研究[J].岩土工程学报，2006（03）： 312-316.

[2]林永国，廖少明，刘国彬.地铁隧道纵向变形影响因素的探讨[J].地下空间，2000（04）： 264-267+289-314.