隧道施工中地表沉降監(jiān)控量測反饋技術

鐘運秋

（重慶市經(jīng)貿(mào)中等專業(yè)學校，重慶 402160）

隧道施工中地表沉降監(jiān)控量測反饋技術

鐘運秋

（重慶市經(jīng)貿(mào)中等專業(yè)學校，重慶 402160）

隨著交通事業(yè)的不斷發(fā)展，不可避免的在繁華城區(qū)進行施工，此問題一直是一個重難點。周邊環(huán)境的穩(wěn)定與否直接關系到工程的成敗。本文通過現(xiàn)場監(jiān)控量測作為信息，通過對析圍巖、支護及周圍環(huán)境的安全穩(wěn)定性進行監(jiān)測分析，保證施工安全及環(huán)境穩(wěn)定，以確定支護設計及施工方法是否合理，確認和修正設計參數(shù)，從而提高經(jīng)濟效益。為今后類似工程提供一定參考價值。

隧道施工 地表沉降 監(jiān)控量測

1引言

繁華城區(qū)施工中的環(huán)境影響一直是施工控制的重點，周邊環(huán)境的穩(wěn)定與否直接關系到工程的成敗，而現(xiàn)場監(jiān)控量測則是環(huán)境控制的重要手段?，F(xiàn)場監(jiān)控量測作為信息化施工的重要組成部分，不僅可監(jiān)視分析圍巖、支護及周圍環(huán)境的安全穩(wěn)定性，保證施工安全及環(huán)境穩(wěn)定，還可判斷支護設計及施工方法是否合理，確認和修正設計參數(shù)，從而提高經(jīng)濟效益。因此，施工過程中建立全面、嚴密的監(jiān)測體系是完全必要的，通過及時的監(jiān)測信息反饋指導施工，不僅可保證結構自身的安全穩(wěn)定，還可對周邊環(huán)境影響進行有效控制，減少施工對周邊建（構）筑物、路面及管線等周圍環(huán)境的影響，從而有效地將施工控制在安全范圍之內(nèi)。

（1）監(jiān)視分析工程施工周圍土體在施工過程中的動態(tài)變化，明確工程施工對原始地層的影響程度及可能產(chǎn)生失穩(wěn)的薄弱環(huán)節(jié)；

（2）掌握支護體系的受力和變位狀態(tài)，并對其安全穩(wěn)定性進行評價；

（3）根據(jù)地質(zhì)條件和施工方法，對施工影響范圍內(nèi)的地表沉降等監(jiān)測項目預先進行估算和研究，并對隧道沿線附近的建（構）筑物、地下管線等可能受到影響的程度做出評估和提出處理方案，確保它們在施工過程中處于安全的工作狀態(tài)；

（4）通過現(xiàn)場監(jiān)測信息反饋和施工中的地質(zhì)調(diào)查，及時調(diào)整支護參數(shù)和采取相應的工程措施，優(yōu)化施工工藝，達到工程優(yōu)質(zhì)、安全施工、經(jīng)濟合理、施工快捷的目的，并為今后類似工程提供借簽。

2工程概況

重慶市軌道交通三號線是重慶南北方向交通的主動脈，橫跨長江、嘉陵江，連接菜園壩火車站、龍頭寺火車站這兩個重慶主城區(qū)重要的對外交通網(wǎng)，還將向北延伸與江北機場銜接，其建設是重慶“十一五”重點工程之一。華新街～觀音橋區(qū)間隧道位于觀音橋轉盤以南，建新南路道路下方，南接華新街車站，北端和已實施的觀音橋區(qū)間隧道相接，隧道共929.407m，縱坡為2.9‰～5‰；區(qū)間隧道工程地質(zhì)條件復雜、跨度大、埋深超淺、地面人口及建筑密集，環(huán)保要求高，無論從圍巖穩(wěn)定性及支護結構的復雜程度還是從城市環(huán)境保護角度看，施工難度是少見的。

其中，華新街人行通道、405車站段為本工程最復雜的地段。里程樁號為SK11 +082.224 ～SK11+185.224、SK11+675.224-SK11+872，屬Ⅴ級圍巖，屬超淺埋地段，上軟下硬，拱部及邊墻大部分均為砂卵石、粘土及粉砂回填土、淤泥土，含水豐富，下部為堅硬的砂巖，且埋深超淺，最淺處僅4.3m。隧道跨度大，最大開挖寬達15.44m ,開挖高度12.08m，緊鄰華新街人行通道，距離人行通道僅1.2米，周邊結構物、管線較多，且老化陳舊，隧道開挖必然會在其周圍巖土體中引起位移與變形，路面、結構物及管線沉降控制難度大。

3 隧道受力及變形控制指標研究

暗挖隧道施工中，洞內(nèi)監(jiān)控量測可以分為:隧道凈空收斂值（拱頂下沉、周邊位移）和結構受力（格柵拱鋼筋應力、圍巖壓力）。

3.1 結構周邊位移值控制指標

隧道變形一般應根據(jù)地質(zhì)條件，環(huán)境要求和施工情況并結合有關規(guī)范規(guī)定共同確定。根據(jù)以往的經(jīng)驗并參考有關規(guī)范的規(guī)定，利用隧道周邊允許位移值對隧道的拱頂下沉及凈空收斂進行管理。

根據(jù)規(guī)范及經(jīng)驗，除對初期支護相對位移控制標準有明確規(guī)定外，還需對位移速率和位移管理等級進行規(guī)定，具體數(shù)值如表1。

表1 初期支護位移速率和管理等級

注：V：位移速率，U0：實測位移值；Un：允許位移值

現(xiàn)場監(jiān)測時，可根據(jù)監(jiān)測結果所處的管理階段來選擇監(jiān)測頻率：一般Ⅰ級管理階段應加密監(jiān)測，通常監(jiān)測頻率為2～3次/d,Ⅱ級管理階段則應正常監(jiān)測,通常監(jiān)測頻率為1～2次/d；Ⅲ級管理階段監(jiān)測時間間隔可適當拉大,通常監(jiān)測頻率為1次/3～7d。

3.2 隧道結構受力控制指標結構受力控制指標主要包括：圍巖和初支之間接觸壓力，初期支護鋼筋應力。（1）鋼筋應力控制標準

根據(jù)設計文件，施工中拱架主筋采用直徑為Φ25mm的Ⅱ級熱軋螺紋鋼筋，依據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002），其抗拉、壓強度設計值為f=300KPa,即為鋼筋應力的控制標準。

（2）圍巖和初期支護之間壓力估算

根據(jù)《鐵路隧道設計規(guī)范》,因本隧道上覆圍巖很薄，屬于淺埋暗挖隧道，則圍巖垂直勻布壓力為：

式中：q:上覆土柱壓力，取5m;

h:土體容重,取19KN/m3;

計算可知：q=0.095MPa;

其均布側向壓力按朗金土壓力公式計算如下：

(12)

式中：ht:隧道高度，取6.8m；Φ:土體內(nèi)摩擦角,取30°；

計算可知：e=0.078MPa;

對于淺埋隧道，進行結構設計時，除考慮上覆土柱自重應力外，還應考慮水壓力和外荷載（例如汽車、火車、地震荷載等），此外還應考慮一定的安全系數(shù)，因此，結構的承載能力要遠遠大于上覆土柱土壓力，從安全角度考慮，假設其承載能力提高一倍，則結構實際能夠承受的垂直壓力為應為0.19MPa,水平壓力為0.16 MPa。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)及環(huán)境控制分析

通道暗挖隧道地質(zhì)環(huán)境條件及結構形式都十分復雜，施工過程中應密切監(jiān)控地層變位和結構受力、變形情況及周圍環(huán)境的變化，分析不同施工條件下力的轉換規(guī)律及結構的穩(wěn)定性，研究施工對周圍環(huán)境的影響程度，并通過監(jiān)測結果的信息反饋，修正設計參數(shù)，調(diào)整施工方案，優(yōu)化施工工藝，制訂和采取環(huán)境控制對策。

5 結論

以現(xiàn)場監(jiān)控量測作為信息，通過對析圍巖、支護及周圍環(huán)境的安全穩(wěn)定性進行監(jiān)測分析，最終保證了施工安全及環(huán)境穩(wěn)定，確定了支護設計及施工方法是否合理。為今后類似工程提供一定參考價值。

[1]葉飛，丁文其，熊冬才.公路隧道下穿已運營鐵路隧道施工及安全監(jiān)控[J].現(xiàn)代隧道技術.2006.6，43（3）：31-35

[2]國家質(zhì)量技術監(jiān)督局,中華人名共和國建設部.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50287-99).北京:中國計劃出版社,1999.

[3]林育梁.軟巖工程力學若干問題探討.巖石力學與工程學報,1999,18(6).

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1007-6344（2015）04-0129-01