电力工程暗挖隧道施工过程中结构变形监测与分析

赵 堃

(北京城投大地科技有限公司，北京 100068)

1 工程概况

本工程为北京市通州文化旅游区综合管廊工程后场西路(云瑞南街西区～万盛南街)综合管廊工程。对后场西路综合管廊主管廊采取明挖法施工，曹园南街路口西侧、曹园南大街路口西北侧和西南侧支管廊因下穿φ1 200给水管采用暗挖法施工，采用倒挂井壁法对出线井进行施工。

曹园南街路口西侧支管廊暗挖段长约19.3 m，净宽2.8 m，覆土厚约6 m，竖井开挖深度约为11.9 m。曹园南大街路口西北侧支管廊暗挖段长约22.1 m，净宽3.8 m，覆土厚约6 m，竖井开挖深度约为14.1 m。曹园南大街路口西南侧支管廊燃气舱暗挖段长约20.1 m，净宽1.7 m，覆土厚约6 m；电力舱暗挖段长约34.9 m，净宽1.7 m，覆土厚约6 m，竖井开挖深度约为11.8 m。

2 暗挖管廊变形控制

管廊暗挖段依据地质情况、结构形式采用工程类比及计算分析确定采用复合式衬砌结构，将锚杆、喷射混凝土、钢筋网、和钢架等做为初期支护并以深孔注浆作为超前支护为辅助，将模筑钢筋混凝土做为二次衬砌组成部分，在初期支护与二次衬砌之间设置环向的闭合型防水隔离层。支护参数如表1所示。

表1 管廊暗挖段初期支护参数

3 暗挖施工变形监测

3.1 监测内容

(1)竖井水平位移和垂直位移监测

在坑边设置测点，采用全站仪和水准仪分别对对水平位移和垂直沉降进行观测。

沿竖井坑边布设，均匀布设4个测点。水平位移和垂直位移可以采用同一测点。

(2)竖井收敛监测

每个竖井布置两个断面，每个断面布设2条测线，利用全站仪对竖井净空收敛进行监测。

(3)暗挖隧道收敛监测

在隧道拱腰处布置水平收敛测线，并使用激光测距仪对隧道收敛进行观测。

(4)暗挖隧道拱顶沉降监测

在管线与暗挖隧道相交处布置拱顶沉降测点，并与地表沉降测点相互对应，以便进行对比分析。拱顶沉降量测是通过采用精密水准仪、铟钢尺及钢挂尺，记录观测点与基准点的相对高度差的变化量来得出拱顶下沉量和下沉速度。

(5)地表沉降监测

本方案通过采用标准地表测点的沉降测量数据变化来反应地表沉降，。采用Φ20的钢筋作为地表测点，通过钻机成孔至冻土0.5 m以下深度的原状土内植入钢筋，浇注水泥砂浆，使之与原位土体接触，在顶部位置做好套筒及加盖保护装置。采用精密水准仪进行监测。地表测点布设细节如图1所示。

图1 地表测点布置示意图

3.2 监测频率与周期

根据《北京市通州区文化旅游区综合管廊工程后场西路综合管廊工程暗挖段结构设计》(北京市市政工程设计研究总院)，监测频率见表2。

表2 监测频率

3.3 风险控制系统

根据《北京市通州区文化旅游区综合管廊工程后场西路综合管廊工程暗挖段结构设计》(北京市市政工程设计研究总院)并参照《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)控制值见表3。

表3 监测项目控制值

根据《北京市通州区文化旅游区综合管廊工程后场西路综合管廊工程暗挖段结构设计》(北京市市政工程设计研究总院)，控制方法采用实测绝对值和速率值双控指标。

表4 监测预警分级及预警响应表

4 监测结果分析

现场监测点布设如图2所示，暗挖隧道长度约20 m，分别设置顶板沉降和两帮收敛观测断面，断面间距设置为5.8～7.8 m，将顶板沉降与收敛观测点置于位于同一断面，。

项目施工时间约为7个月，监测频率要根据不同施工阶段来制定。工程整个过程累计监测176次，其中暗挖隧道段监测44次，监测数据变形规律如图2和图3所示。

图2 隧道拱顶沉降变形规律

图3 隧道收敛变形规律

图2曲线表明，隧道拱顶沉降随着开挖暴露时间的增加呈现逐渐增大的变化趋势，最大沉降发生在断面1处，达到7.14 mm。暗挖段拱顶沉降量随着初支和二衬施工完成趋于稳定。施工阶段拱顶沉降变形远小于规范要求20 mm的控制量，施工工序与支护方案对隧道起到良好的防护作用。

图3测点数据变化特点表面，隧道两帮变化较为稳定，开挖过程中变形量集中在-2～2 mm，暗挖隧道开挖时两帮变形较为稳定。隧道结构始终保持稳定状态，开挖扰动没有触发监测预警值，这个施工周期安全稳定。

5 结 论

电力工程暗挖隧道施工危险性较高，拱顶沉降、隧道收敛较大，施工过程中，开挖扰动对周围地表环境的影响显著，在施工过程中，变形监测量控十分重要，应根据相关的监测规范要求，对暗挖隧道进行拱顶沉降、隧道收敛、地表沉降监测，及时反馈监测信息，对施工方案、工序提出建议，保证施工整个过程始终处于安全可控状态。

采用复合式衬砌结构，以锚杆、喷射混凝土、钢筋网、和钢架等作为初期支护并以深孔注浆作为超前支护为辅助，以模筑钢筋混凝土为二次衬砌组成，在开挖施工过程中，隧道结构及周边的建筑物无异常现象，整个隧道结构安全，达到了设计与施工要求。

隧道拱顶沉降随着开挖暴露时间的增加呈现逐渐增大的变化趋势，最大沉降达到7.14 mm。暗挖段拱顶沉降量随着初支和二衬施工完成趋于稳定。隧道两帮变化较为稳定，开挖过程中变形量集中在-2～2 mm，施工工序与支护方案对隧道起到良好的防护作用。

(4)支护条件下的隧道拱顶和两帮变形值均未超过预警值，但拱顶最大沉降达到7.14 mm，单次沉降较大，同类隧道暗挖施工过程中仍需加强观测，提高监测频率，加强人工巡视。