人行過(guò)街地道施工沉降監(jiān)測(cè)研究

孫衍建

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州272100）

·巖土工程·

人行過(guò)街地道施工沉降監(jiān)測(cè)研究

孫衍建*

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州272100）

城市淺埋地下工程地質(zhì)條件差、自穩(wěn)能力差、承載力小、變形快，施工過(guò)程中極易發(fā)生坍塌或大的沉降，必須進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。介紹了城市人行過(guò)街地道施工中沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)方法、沉降觀測(cè)的步驟及數(shù)據(jù)處理方法，并介紹了沉降監(jiān)測(cè)中應(yīng)該注意的問(wèn)題，為以后類(lèi)似工程的沉降監(jiān)測(cè)提供了借鑒。

沉降監(jiān)測(cè)；人行過(guò)街地道；淺埋暗挖法；數(shù)據(jù)處理

1 概述

為了不影響城市交通及周邊建筑物的使用，人行過(guò)街地道施工多采用淺埋暗挖法[1-2]，施工流程是：先打設(shè)管棚或超前小導(dǎo)管并注漿加固地層；地層加固后，分臺(tái)階或分部短進(jìn)尺開(kāi)挖，及時(shí)初期支護(hù)；施作防水層；完成鋼筋混凝土二次初砌；為避免開(kāi)挖引起的地層沉降危及道路、管線及周邊建筑物安全，進(jìn)行全面的沉降監(jiān)測(cè)。即“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的方針[3]。

人行過(guò)街地道開(kāi)挖時(shí)，地表沉降大，且沉降量與地道埋深、地層條件等關(guān)系密切；由于地道埋深淺，拱頂粘土層較薄，且與雜填土等結(jié)合為軟弱結(jié)構(gòu)面，開(kāi)挖后圍巖土體自穩(wěn)性及成拱效應(yīng)差，由地層損失引起的地表沉降明顯，易發(fā)生冒頂事故，可能造成地面塌陷，對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物及地下管線產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，因此必須進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目概況

該人行過(guò)街地道工程位于城市中心繁華地帶，交通繁忙，周邊建筑密集。主通道長(zhǎng)72m，寬10m，垂直穿越道路。路面下管線繁多，有通訊、電力、給水、熱力等，管頂埋深0.5m至1.8m不等。主通道采用淺埋暗挖法施工，由兩側(cè)豎井雙向掘進(jìn)，采用控制沉降效果較好的CRD工法分6部開(kāi)挖。

2.2 工程地質(zhì)條件

該項(xiàng)目場(chǎng)地土層自上而下分述如下：

①-1雜填土：灰褐色，稍濕—濕，土質(zhì)松散不均，含碎石、砂礫、建筑垃圾；該層分布于整個(gè)場(chǎng)地，層厚0.6～2.6m。

②-1砂質(zhì)粉土：灰—灰黃色，濕—飽和，稍密—中密，含大量云母屑和氧化物，土層稍具層理結(jié)構(gòu)，局部為粘質(zhì)砂土，該層搖震反應(yīng)迅速—中等，切面粗糙，干強(qiáng)度及韌性低，分布于全場(chǎng)，層頂埋深0.6～3.9m，層厚1.2～4.6m。

②-2砂質(zhì)粉土：灰—灰黃色，飽和，中密局部稍密。富含云母屑和氧化物渲染紋網(wǎng)，局部夾雜粘質(zhì)粉土，土層具微層理結(jié)構(gòu)，該層搖震反應(yīng)迅速—中等，切面粗糙，干強(qiáng)度及韌性低，分布于全場(chǎng)，層頂埋深2.8～6.2m，層厚3.8～8.2m。

②-3砂質(zhì)粉土夾粉砂：淺灰—青灰色，飽和，中密局部密實(shí)狀。富含云母屑和氧化物渲染紋網(wǎng)，局部夾雜粉砂，土層具微層理結(jié)構(gòu)，該層搖震反應(yīng)迅速—中等，切面粗糙，干強(qiáng)度及韌性低，分布于全場(chǎng)，層頂埋深7.8～12.2m，層厚4.8～9.6m。

③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：飽和，軟塑。切面光滑，干強(qiáng)度及韌性低，局部夾薄層狀粉土，薄層厚度約1～6mm。具腐臭味，含有機(jī)腐殖質(zhì)、貝殼碎屑及云母。全場(chǎng)分布，層厚8.8～15.1m。

該人行地道暗洞頂部埋深為4.5～4.8m，開(kāi)挖高度約5.6m，主要穿越于②-2、②-3的砂質(zhì)粉土層中?？辈鞎r(shí)測(cè)得場(chǎng)地地下水埋深為1.3m，由于地下水埋深較淺，穿越土層均為飽和砂質(zhì)粉土，滲透系數(shù)大，工程地質(zhì)條件一般，擾動(dòng)后性質(zhì)變化大，施工難度較大。

3 沉降監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)處理

3.1 沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

該項(xiàng)目共布設(shè)3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)布設(shè)在工程影響范圍之外且地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定的地方。路面上的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直與開(kāi)挖方向成橫斷面狀布設(shè)，每隔8m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)斷面分別編號(hào)為A、B、C-I。每隔3m布設(shè)一個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每條監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)11個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)采用斷面號(hào)加序號(hào)方式，監(jiān)測(cè)斷面的中點(diǎn)位于通道中軸線上。地道拱頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)隨著開(kāi)挖及時(shí)布設(shè)，與地表沉降監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)在同一位置上。

3.2 沉降觀測(cè)

在沉降觀測(cè)前聯(lián)測(cè)3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，隨著沉降監(jiān)測(cè)的進(jìn)行每隔10d復(fù)測(cè)1次，已檢驗(yàn)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性。基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)嚴(yán)格按照一等水準(zhǔn)測(cè)量要求進(jìn)行。沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量采用二等水準(zhǔn)，自暗洞開(kāi)挖前10d開(kāi)始監(jiān)測(cè)，到襯砌封閉，沉降穩(wěn)定時(shí)結(jié)束；拱頂沉降監(jiān)測(cè)應(yīng)在開(kāi)挖到樁號(hào)且安裝好點(diǎn)元器件后及時(shí)進(jìn)行，至二次襯砌施工沉降觀測(cè)點(diǎn)被隱蔽破壞為止。沉降監(jiān)測(cè)正常情況下1～2d觀測(cè)一次，特殊情況下每天觀測(cè)1～2次。沉降監(jiān)測(cè)要堅(jiān)持“五定”的原則[4]，即基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位要穩(wěn)定；觀測(cè)使用的儀器設(shè)備要固定；測(cè)量人員要固定；觀測(cè)時(shí)周邊環(huán)境要基本一致；觀測(cè)路線、鏡位、程序要固定。以上措施可以使所測(cè)結(jié)果具有統(tǒng)一的趨向性，保證各次監(jiān)測(cè)結(jié)果與首次觀測(cè)結(jié)果更具可比性，使觀測(cè)得到的沉降量更加真實(shí)準(zhǔn)確。

拱頂沉降監(jiān)測(cè)時(shí)使用倒尺法將高程傳遞至豎井中，然后再進(jìn)行監(jiān)測(cè)，方法見(jiàn)圖1。

圖1 拱頂?shù)钩叻ǔ两涤^測(cè)示意圖

若A尺讀數(shù)為a，B尺讀數(shù)為b，C尺讀數(shù)為c，D尺讀數(shù)為d，O處鋼釘直徑為o，則A、D兩點(diǎn)間的高差h=b-a+o+c-d,由此即可將地面高程傳遞到地道拱頂?shù)某两涤^測(cè)點(diǎn)上。

3.3 數(shù)據(jù)處理及分析

3.3.1 觀測(cè)精度

可以看出，該工程沉降監(jiān)測(cè)方法為傳統(tǒng)的一、二等水準(zhǔn)測(cè)量，只要嚴(yán)格執(zhí)行GB/T12897-2006《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》、JGJ8-2007《建筑變形測(cè)量規(guī)范》，即可滿足精度要求。

經(jīng)精度統(tǒng)計(jì)，該工程各期沉降監(jiān)測(cè)的環(huán)閉合差、每千米水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤差、每千米水準(zhǔn)測(cè)量的全中誤差均小于限差的1/2，精度較高。

3.3.2 沉降量分析

（1）典型沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降情況。選擇斷面中點(diǎn)作為典型沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析。在斷面位置開(kāi)挖前，受到施工影響，有輕微沉降，但不明顯；開(kāi)挖后，沉降速度加快，最大沉降量可達(dá)30～40mm，約占總沉降量的60%；初支閉合后，沉降較緩慢，并逐步趨于穩(wěn)定；二次襯砌后，沉降處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）典型監(jiān)測(cè)斷面沉降情況。根據(jù)多條沉降斷面監(jiān)測(cè)結(jié)果，沉降量最大的監(jiān)測(cè)點(diǎn)均位于地道中線附近，沉降量隨著到地道中線距離的增大而降低，遠(yuǎn)離地道施工范圍10m后，沉降不明顯。可以認(rèn)為，地道施工對(duì)地面沉降的影響范圍約10m。

（3）拱頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)。與地面典型沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降情況類(lèi)似，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合成環(huán)前,拱頂中部沉降急劇下降,沉降量占總沉降量的70%～80%；初支結(jié)構(gòu)閉合成環(huán)后,位于中部的測(cè)點(diǎn)沉降稍有增加,兩邊分部的拱頂沉降基本穩(wěn)定。

4 注意的問(wèn)題

（1）城市人行過(guò)街地道施工中一般工程地質(zhì)條件較差，地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，必須及時(shí)進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)工作，防患于未然。發(fā)現(xiàn)沉降異常及時(shí)匯報(bào)，與甲方、施工方、監(jiān)理方共同分析發(fā)生沉降的原因，并采取必要的措施。

（2）城市人行過(guò)街地道多處于鬧市區(qū)繁華地帶，交通繁忙，車(chē)輛通行產(chǎn)生的震動(dòng)極大，影響測(cè)量成果精度。應(yīng)該盡量選擇車(chē)輛較少時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，減少外界因素對(duì)沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響。

（3）使用倒尺法進(jìn)行拱頂沉降監(jiān)測(cè)計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意倒尺讀數(shù)，且從地面往地道進(jìn)行高程傳遞時(shí)要考慮O點(diǎn)處鋼釘?shù)闹睆?。同時(shí)，為方便扶尺，保證倒尺觀測(cè)時(shí)水準(zhǔn)尺豎直，應(yīng)在水準(zhǔn)尺上部反向加裝一個(gè)圓水平氣泡。

5 結(jié)論

在城市人行過(guò)街地道施工中，為了保證施工的安全進(jìn)行，必須進(jìn)行沉降觀測(cè)。由于地道施工的特殊性，為了反映真實(shí)沉降情況，沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)該按照斷面形式布設(shè)，同時(shí)布設(shè)地道拱頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)。地面往地道中高程傳遞時(shí)，可以選用倒尺法，同時(shí)計(jì)算時(shí)需要注意倒尺讀數(shù)及鋼釘直徑。若想更加詳細(xì)地了解變形情況，可以采用深層土體水平位移、深層分層沉降等監(jiān)測(cè)方法。

[1]劉波,曹波,劉芳，等.北京地鐵暗挖隧道變形監(jiān)測(cè)與穩(wěn)定性數(shù)值分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2011,7(3):518-525.

[2] 羅燕華.用淺埋暗挖法在軟土地層中施工人行過(guò)街地道[J].中國(guó)市政工程,2009(3):78-80.

[3]周志峰,繆永華,徐敏.城市人行地道淺埋暗挖法施工的沉降監(jiān)測(cè)分析[J].城市勘測(cè),2009(1):147-150.

[4]韓正,杜海霞,龍飛，等.高層建筑沉降觀測(cè)及數(shù)據(jù)分析[J].城市勘測(cè),2009(1):108-110.

TU478

A

1004-5716(2015)09-0001-03

2014-09-16

孫衍建（1982-），男（漢族），山東肥城人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)測(cè)繪、工程測(cè)量、地籍測(cè)繪工作。