地铁隧道区间施工监测方法

2023-03-18 来源：客趣旅游网

CONSTRUCTION TECHNOLOGY施工技术地铁隧道区间施工监测方法

李攀

（中铁十八局集团市政工程有限公司，天津 300222）

［摘要］监测是对工程施工质量及其安全性用相对精确之数值解释表达的1种定量方法和有效手段，是对工程设计经验安全系数的动态诠释，是保证工程顺利完成的必需条件。本文依托某地铁某挖区间矿山机械施工段，在适当的位置和时刻用先进的仪器进行监测可收到良好的效果，使施工处于最佳状态，实行信息化施工，为今后类似工程施工提供可借鉴的经验。

［关键词］轨道工程；矿山法施工；监测；信息化

［中图分类号］U456.3 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2019）02-0096-05

Monitoring method for subway tunnel section construction

LI Pan

1 工程概况

某地铁管段为两站两区间，标段全长2950m，均为地下暗挖，采用钻爆法施工。两车站结构形式均为地下2层12m岛式站台，开挖宽度23.44m，高度21.14m，采用双侧壁导坑法九步施工。暗挖区间1采用单洞单线断面形式，暗挖区间2以单洞双线断面形式为主。其中暗挖区间1埋深9～14m，区间最大曲线半径2000m，最小350m，线路间距9.1～15.5m。地下管线密集，主要有Φ1000mm的污水管，埋深3.8m；Φ500的PVC雨水管，埋深3.1m；380V铜质电缆线路，埋深1.1m；Φ300mm的铸铁给水管，埋深0.6m。管线埋深较浅，区间线路埋深较大，区间矿山法施工对管线影响不大。施工期间应该控制地面变形，减少施工对地面管线的影响。

本区间地处堆积侵蚀岗地貌，分布有少量新近沉积的浅层可塑～流塑的粉质粘土，向东主要为Q3可塑～硬塑的粘性土及残坡积土，下部为燕山期的闪长岩，覆盖层厚度4.7～46.0m。

监测对象及监测项目见表1。2.2 地表沉降观测

（1）量测方法。地表沉降点按照20～25m一个断面布设。观测方法采用精密水准测量方法进行观测。

（2）基点埋设方法。基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域，并且应埋设在视野开阔、通视条件较好的地方，基点要牢固可靠。

（3）沉降点埋设。地表沉降观测点预埋件采用Ф18mm的圆钢制成，长度50cm。测点埋设要求：在测点布置的位置挖长、宽、深均为50cm的坑，然后放入地表沉降观测点预埋件，测点四周用C20混凝土填实，混凝土凝固后即可。隧道中心线两侧范围应不小于H0+B，应进行地表下沉观测。观测断面和洞内一致，每个断面上测点间距为2～5m，在同一断面内应取7～11个点（见图1）。

（4）观测。观测方法采用精密水准测量方法。高程水准基点采用相对高程；采用基准点+工作基点+观测点的方法观测，每次观测，基准点和工作基点进行闭合水准观测并平差。观测时各项限

2 矿山法施工隧道区间监测

2.1 监测项目

根据本工程自身施工特点、周边环境因素、地下管线及地面交通等情况［1］，确定本工程主要

DOI:10.14189/j.cnki.cm1981.2019.02.013［收稿日期］2018-10-11

［通讯地址］李攀，天津市大沽南路宋庄子道

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表1 监测项目、方法及频率统计表

序号1234567

项目名称地表沉降拱顶沉降底部隆起周边建筑及管线位移地层位移周边收敛洞内外观察

多点位移计收敛计观察、记录精密水准仪、钢尺测量方法

测点布置每20～25m一断面每20～25m一断面，每段面

1～3个测点

必要时量测根据现场情况布点每代表性地段20～50m一断面

每20～25m一断面开挖后及初期支护后进行

2次/1天2次/1天2次/1天2次/1天

1次/1天1次/1天1次/1天1次/1天

1次/2～3天1次/2～3天1次/2～3天1次/2～3天

1次/7天1次/7天1次/7天1次/7天

观测频率

（0～1）B2次/1天2次/1天

（1～2）B1次/1天1次/1天

（2～5）B1次/2～3天1次/2～3天

＞5B1次/7天1次/7天

说明：B表示隧道宽度

3.05.05.03.03.0Ho3.03.05.05.03.0基准点值，为二次衬砌浇筑选择最佳时机，为隧道施工工艺、支护衬砌参数优化提供参考，确保施工安全和结构的长期稳定性。监控工程对周围环境影响，积累量测数据，为同类型隧道提供设计与施工依据［2］。2.3.1 拱顶沉降

（1）测点埋设。拱顶沉降点按照20～25m一个断面布设，用冲击钻在拱顶的中心线上钻孔，放入Φ8mm、长50mm的半圆头钢筋或弯曲的膨胀螺丝，四周用水泥砂浆填实牢固。

（2）监测方法。高程联系测量：将地面工作基点的高程引测至横通道内的临时基准点。现场测量时，采用悬挂钢尺进行高程传递，将钢尺悬挂在支架上，其零端放入基坑中，并在该端挂一重锤。1台水准仪在地面上，另1台在基坑中，同时读取钢尺读数R1、R2和水准尺读数读数A、B，此时底板上控制点高程为

H1=H+A-［（R1-R2）+ΔT+ΔL］-B

式中 ΔT——钢尺温度改正数；

ΔL——钢尺检定改正数。

根据临时基准点的高程，采用水准仪、倒挂水准尺进行拱顶下沉量测。

（3）资料内业整理。变化量：本次拱顶高程与上次同点号拱顶高程之差为本次的变化量，与

隧道中线45°B图1 地表沉降横向测点布置示意图

差宜严格控制，每测点读数误差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，如超过时应重读后视点读数，以作核对。首次观测时，应对测点进行连续3次观测，3次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。施工前，由基点通过水准测量测出沉降测点的初始高程Ho，在施工过程中测出的高程为Hn，则高差ΔH=Hn-Ho即为沉降值。

（5）数据简要分析。可绘制时间（横轴）——位移（纵轴）图，曲线正常，则说明位移随施工的进行渐趋稳定；如果反常，出现反弯点，说明地表下沉出现点骤增加现象，表明围岩和支护已呈不稳状况，应立即上报。2.3 隧道周边收敛与拱顶下沉观测

隧道周边收敛与拱顶下沉直观反映隧道围岩与支护结构的稳定性，通过周边收敛和拱顶下沉量测，为隧道支护结构稳定性分析提供依据。通过计算周边收敛、拱顶下沉位移速率和预测最终位移

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（1）测点埋设。净空收敛点（见图2）按照20～25m一个断面布设，用冲击钻在拱腰设计位置钻孔，放入Φ8mm、长50mm的半圆头钢筋或弯曲的膨胀螺丝，四周用水泥砂浆填实牢固。

拱顶沉降测点

净空变化测点

2m净空变化测点

使用做好准备。2.4 建筑物的沉降监测

（1）建筑物的位移监测目的。

建筑物主体位移观测，是测定建筑物本身的位移量，以了解建筑物施工阶段不同时期基础桩的稳定程度。为设计和施工部门提供相关的参考数据以便及时采取措施，达到安全施工、杜绝隐患的目的。

（2）建筑物的位移监测。

①测点埋设。建筑物位移监测点根据现场情况布点，建（构）筑物测点标志根据不同监测对象采用不同的埋点形式，框架、砖混结构对象采用钻孔埋入标志测点，如图3所示。

净空变化测点

2m净空变化测点

净空变化测点

2m净空变化测点

图2 拱顶沉降、净空收敛断面图

测点（2）监测方法。采用收敛计进行量测。具体操作方法如下：

①检查预埋测点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净。

②打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩放入测点孔内，将收敛计拉至另一端测点，并把尺架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入，保持稳定。

③调整调节螺母，仔细观察，使塑料窗口上的刻线对在张力窗口内标尺上的2条白线之间（每次应一致）。

④记下钢尺在联尺架端时的基线长度与读数。为提高测量精度，每条基线应重复测3次取平均值。当3次读数极差大于0.05mm时，应重新测试。

⑤测试过程中，若数显读数已超过25mm，则应将钢尺收拢（换尺孔）25mm重新测试，2组平均值相减，即为两尺孔的实际间距，以消除钢尺冲孔距离不精确造成的测量误差。

⑥1条基线测完后，应及时逆时针转动调节螺母，摘下收敛计，打开尺卡收拢钢带尺，为下一次

图3 框架、砖混结构点位标志埋设示意图

60mm40mm建（构）筑物沉降监测各类测点埋设时应注意避开如雨水管、窗台线、电器开关等有碍设标与观测的障碍物，并视立尺需要离开墙（柱）面和地面一定距离。测点埋设完毕后，在其端头的立尺部位涂上防腐剂。

②监测方法。同地表沉降监测方法。2.5 周边管线的沉降监测

采用独立水准系，各设置2组稳固基准点。按国家Ⅱ等水准测量规范各限差要求进行测量，闭合差或符合差小于±0.5√n，n为测站数。各监测点的高程是由通过该4个水准基准点的一条Ⅱ等水准闭合线路，由线路中的工作点来测定各监测点高程（实际按现场情况而定）［3］。

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（1）测点埋设。在管线对应的地表埋设间接观测点。在地表钻孔，将直径＞10cm、长度＞50cm的钢筋插入孔内，测点底部距离管线顶部距离0.3m左右，用混凝土将孔内填实。管线沉降监测测点埋设时应注意准确调查核实管线位置，确保测点能够准确反映管线变形，采用钻孔埋设方式测点埋设前应探明有无其它管线，确保埋设安全，见图4。

间接测点混凝土态；岩石的颜色、成分、结构、构造；节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，结构面状态特征，充填物的类型和产状；断层的性质、产状、破碎带宽度、特征等；地下水类型、涌水量大小、涌水位置、涌水压力、湿度等；开挖工作面的稳定状态、有无剥落现象。

观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施。观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图，同时进行数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表并与勘察资料进行对比。

（2）对已施工地段的观察每天至少应进行1次，并做好记录。

（3）喷射混凝土是否发生剪切破坏；有无锚杆脱落或垫板陷入围岩内部的现象；钢拱架有无被压屈、弯现象；是否有底鼓现象。观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后及时绘制开挖工作面地质素描图、数码照相，填写开挖工作面地质状况记录表，并与设计地质资料进行对比。

土体0.3m地下管线图4 间接法管线布点法

2.6.2 洞外观察

洞外观察重点在洞口段和洞身埋置深度较浅地段，记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况，同时对地面建筑物进行观察。

2.7 报警及预警

根据工程设计、变形监测相关规范以及周边环境中被保护对象的控制要求，综合确定本项目监测控制值，报警值列表如表2所示。当监测值达到下列数据时，则提出书面报警，以备有关方面采取工程措施时参考。

（2）监测方法。同地表沉降监测方法。2.6 洞内、外观察

观测工具：目测、相机、手电筒、卷尺、塞尺、地质罗盘等辅助工具。2.6.1 洞内观察

洞内观察分为开挖工作面观察和已施工地段观察。

（1）开挖工作面观察在每次开挖后进行，观察内容包括：

围岩岩质种类和分部状态，结构面位置的状

表2 各项数据报警记录表

序号1234

监测项目地表沉降地表管线变形洞内水平收敛拱顶变形

允许变形范围

+30mm、-10mm，侧穿下穿建构筑物时

+15mm、-5mm

刚性：有压10mm，无压20mm；

柔性：30mm

0.5B（B为隧道跨度）

±20mm

变形速率控制值平均1mm/d；最大3mm/d有压2mm/d，无压4mm/d；

柔性5mm/d

平均0.02Bmm/d；最大0.05Bmm/d平均1mm/d；最大2mm/d

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序号567

监测项目

周边建（构）筑物变形

隧道隆降日常巡查

允许变形范围位移：+10～-60mm裂缝：1.5～3mm

±10mm—

变形速率控制值1～3mm/d

平均1mm/d；最大2mm/d

—

3 结束语

在暗挖区间通过对围护结构、周边建筑物、道路及地下管线等监测数据的收集、整理和综合分析，了解各监测对象的实际变形情况及施工对周边环境的影响程度，分析区域性施工特征，关注周边建筑物、道路及地下管线沉降和不均匀沉降的大小和变化发展情况，为指导工程施工做好铺垫工作。

［参考文献］

［1］孙钧，王东栋. 地铁施工变形预测与控制的智能方法

［J］. 施工技术，2009，38（01）：3-9.

［2］杨奎. 地铁区间隧道施工监测超前预报方法［J］. 科

技信息，2012（26）：241-242.

［3］郑强，吴迪军，李剑坤，熊伟. 地下工程土建施工第

三方监测中的若干关键技术问题［J］. 铁道勘察，2007（06）：33-35.

（上接第95页）

（7）下放前、标高降低后均可拆除腹板，标高降低后开模至边缘，操作空间更大，更容易拆卸腹板。

结构设计、实施，详细介绍了该施工工艺主要步骤及结构特点，尤其是通过推进，安全快速地降低移动模架整体结构的方法，值得后期同类施工的推广。

本文通过对移动模架结构的简单分解，与推进下放技术相结合，采用“降低主梁标高+逐节横移拆卸”的移动模架拆卸工艺，巧妙地解决了原有拆卸高度较高、桥下空间狭小、吊高不满足要求等难题，节省了大型设备使用的费用，对今后移动模架拆卸以及其他结构的拆解施工积累了一定的经验，可为同类型施工提供有价值的参考。

4 结束语

本文以广州南沙凤凰二桥移动模架拆卸为工程背景，对MSS60型桥梁移动模架下放、拆卸施工进行说明，主要取得的成果如下：

（1）介绍了移动模架推进下放、拆卸施工技术特点，结合凤凰二桥现场环境及施工的需要，提出了MSS60型桥梁移动模架下放、拆卸的设计构思。

（2）实现了MSS60型桥梁移动模架模架拆卸

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