寧波市常洪隧道沉管接縫平面位移監(jiān)測技術探討

袁崢，楊錦波，劉俊偉

(寧波市測繪設計研究院，浙江寧波 315042)

1 常洪隧道概況

寧波市常洪隧道過江段為雙孔矩形箱式結構，采用沉管法施工，長395 m，由4節(jié)管段組成。其中一節(jié)長95 m，另三節(jié)長100 m。工程線路縱剖面呈V形。隧道管段間使用柔性接頭，采用了施工中具有管段止退與使用中具有抗震功能的預應力鋼拉索連接形式。該工程于2002年3月建成通車。2010年元月實施免費通行后，隧道車流增量巨大，尤其是重型的工程車、集卡車的數量極多，對隧道的結構安全造成了一定的影響。為此，隧道管理單位要求對隧道實施沉降監(jiān)測和沉管接縫位移監(jiān)測，沉降和位移的監(jiān)測精度均不低于2 mm。

2 位移監(jiān)測實施

2.1 監(jiān)測點布設

平面位移監(jiān)測目標為隧道中間2段沉管的前后3條接縫的相對位移情況。接縫位移監(jiān)測成果須表現(xiàn)接縫位移變化的特征，即在隧道軸線方向和垂直軸線方向的平面位移。

經現(xiàn)場踏勘后，將隧道按上、下行線路分為東、西兩線，并在兩線的接縫處各設置1個監(jiān)測組。東線隧道中的3組自南向北分別為:東1、東2和東3。西線隧道中的3組自南向北分別為:西1、西2和西3。考慮到監(jiān)測實施過程中不能封閉隧道，且根據隧道接縫的特征以及點位穩(wěn)定性的需求，將監(jiān)測組布設于隧道的外側，即東側隧道布設于隧道東側，西側隧道布設于隧道西側。監(jiān)測組的具體分布情況如圖1所示。

每個監(jiān)測組均布設成一個微型的大地四邊形形式，四邊形結構接近矩形。鑒于對作業(yè)人員的安全和齒形接縫結構特征的考慮，將南北(隧道軸線方向)長度設置在1 m左右，東西長度0.7 m左右，并將每組的4個監(jiān)測點按相同規(guī)則分別編號為A、B、C、D，如圖2所示。其中A、B點位于接縫北側，C、D點位于接縫南側，A－C、B－D方向為隧道軸線方向。

圖1 隧道結構及監(jiān)測點布設示意圖

圖2 監(jiān)測組內監(jiān)測點分布示意圖

監(jiān)測點為長度20 cm，直徑2.5 cm的不銹鋼標志，標志頂部中心有0.5 mm直徑的中孔作為測量標志點。監(jiān)測點直接在隧道地面上進行鉆孔埋設，埋設深度為20 cm，確保穿透瀝青層與沉管結構牢固結合，同時僅余標志頂部出露地面，減少過往車輛影響。

2.2 實測方法

每個大地四邊形監(jiān)測組中的監(jiān)測點基本位于同一平面，監(jiān)測點間的斜距與平距相差極小，因此僅觀測四邊形6條邊的斜距，采用經檢定的鋼尺丈量，觀測值估讀至0.1 mm。

實測工作從2010年6月9日開始，每周監(jiān)測1次，連續(xù)監(jiān)測8周。首次觀測時，為保證觀測數據的準確可靠，每條邊長均在相隔2小時后獨立觀測1測回，1測回內從不同方向各量測2次(如從A點開始測量AB邊長2次，再從B點開始測量BA邊長2次，目的是控制鋼尺在一定拉力下與起始點的刻度對準誤差)，每條邊1測回內4個觀測值間的互差不超過1 mm。之后每期觀測均只測1測回，且觀測時間、人員、鋼尺、保持不變，確保系統(tǒng)誤差影響最小化。

3 數據處理與分析

3.1 數據處理方法

為保證監(jiān)測成果能直接反映隧道沉管接縫的變形特征，對每個監(jiān)測組定義了一個相對獨立的坐標系統(tǒng)，將垂直于隧道軸線方向定義為X方向，正向指東，隧道軸線方向設為Y方向，正向指北。則監(jiān)測點在X方向上的變化量直接反映接縫兩側沉管在垂直隧道軸線方向的錯動情況，監(jiān)測點在Y方向上的變化量直接反映接縫兩側沉管在隧道軸線方向的離合情況。

數據處理時，將每組觀測成果視作為一個微型的大地四邊形測邊網，采用武漢大學編制的“科傻”平差軟件進行擬穩(wěn)平差計算，計算出各邊的邊長和各點的坐標。東線隧道的監(jiān)測組將D點作為擬穩(wěn)點，西線隧道的監(jiān)測組將C點作為擬穩(wěn)點，并假設擬穩(wěn)點的坐標為(5，5)。每組監(jiān)測點中A與B、C與D均埋設于同一沉管段上，相對關系穩(wěn)定，因此將A－B、C－D邊長也作為擬穩(wěn)數據參與平差計算，同時將C－D方向假設為零方向。

3.2 監(jiān)測精度評定

各次觀測數據的平差處理結果顯示:所有監(jiān)測組的邊長觀測精度均優(yōu)于1 mm(最大誤差0.9 mm)、監(jiān)測點的X方向坐標的觀測精度均優(yōu)于2 mm(最大誤差1.81 mm)、監(jiān)測點Y方向坐標觀測精度均優(yōu)于1 mm(最大誤差 0.94 mm)。以上各項指標均滿足2 mm的精度要求。

3.3 監(jiān)測結果分析

根據沉管接縫各期位移監(jiān)測情況，可以得出如下結論:

(1)同一沉管接縫東、西兩側監(jiān)測組的監(jiān)測結果基本一致，與沉管作為剛體結構的變形特征相符;

(2)3條沉管接縫各期的X、Y方向位移量均在零位上下波動，單期觀測的位移現(xiàn)象均不明顯;

(3)根據累計位移量分析，3條沉管接縫的X、Y方向位移現(xiàn)象也均不顯著，但Y方向上有變小趨勢，即各接縫有相對變窄趨勢，與沉降監(jiān)測結論一致。

圖3 沉管接縫X方向累計位移量變化折線圖

圖4 沉管接縫Y方向累計位移量變化折線圖

4 結語

隧道工程運營期的變形監(jiān)測，已經成為隧道管理的一項重要工作。本文通過對寧波市常洪隧道沉管接縫位移特點的把握，結合測邊網的成熟技術方法和數據處理經驗，成功地將微型測邊網引入該隧道沉管接縫位移監(jiān)測工作中，方便快捷且低成本地完成了該項監(jiān)測任務，在滿足監(jiān)測精度要求的同時，較好地實現(xiàn)了為隧道管理者提供及時服務的目的。

［1］JGJ8－2007.建筑變形測量規(guī)范［S］.

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［3］華錫生，黃騰.精密工程測量技術及應用［M］.南京:河海大學出版社，2006.

［4］張正祿.工程測量學［M］.武漢:武漢大學出版社，2005.

［5］劉正根，黃宏偉，趙永輝等.沉管隧道實時健康監(jiān)測系統(tǒng)［J］.地下空間與工程學報，2008(6).

［6］張華.軟土地基沉管隧道變形觀測的實踐.中國港灣建設，2007(5).