淺談廣州地鐵2號(hào)線鷺中區(qū)間隧道施工監(jiān)測(cè)

1 　工程概況
廣州地鐵二號(hào)線首期工程始于海珠區(qū)琶洲,止于白云區(qū)江夏,線路全長(zhǎng)23. 21km 。二號(hào)線鷺江站至中山大學(xué)站區(qū)間隧道, 分為左、右兩支單線隧道,左線ZCK6 + 539. 5～ ZCK8 + 057. 05 , 全長(zhǎng)1523. 055m , 右線YCK6 + 539. 05～ YCK8 + 0. 57. 05 , 全長(zhǎng)1517. 55m 。該區(qū)間隧道上覆地層為人工雜填土、沖積層、殘積層和風(fēng)化巖層,覆蓋層厚度為9. 4～19. 5m 。洞身大部分位于強(qiáng)風(fēng)化的粉砂巖層,屬于Ⅱ 、Ⅲ 類圍巖。該區(qū)間隧道部分區(qū)段全斷面采用鉆爆法開(kāi)挖,其它區(qū)段隧道的上半部分采用人工開(kāi)挖,下半部分采用鉆爆法開(kāi)挖。該區(qū)間沿新港中路由東向西至新港西路, 為廣州市主要交通&Types=News&Condition=title" target=_blank>交通干道,車流量大。地面道路&Types=News&Condition=title" target=_blank>道路兩側(cè)高大建筑物林立,地下管網(wǎng)密布。暗挖施工中做到無(wú)坍塌及涌水、涌砂事故,并有效地控制&Types=News&Condition=title" target=_blank>控制地面沉降,沿線管網(wǎng)線路做到不斷裂、不滲漏,保證地面交通和各種社會(huì)活動(dòng)的正常進(jìn)行。因而在施工中如何加強(qiáng)圍巖量測(cè)、獲取支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和環(huán)境影響信息,以便及時(shí)調(diào)整施工參數(shù),為安全&Types=News&Condition=title" target=_blank>安全施工服務(wù),就顯得尤為突出和重要。

2 　施工監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)
2. 1 　監(jiān)測(cè)內(nèi)容根據(jù)該工程的特征,在施工中對(duì)以下項(xiàng)目進(jìn)行了監(jiān)測(cè):
① 圍巖及支護(hù)狀態(tài)的觀察描述; ② 地表沉降; ③ 隧道拱頂沉降; ④ 隧道收斂監(jiān)測(cè); ⑤ 格柵受力狀況監(jiān)測(cè); ⑥ 近地建筑物傾斜監(jiān)測(cè); ⑦ 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè); ⑧ 孔隙水壓力監(jiān)測(cè); ⑨ 支護(hù)土壓力監(jiān)測(cè); ⑩ 土體垂直位移監(jiān)測(cè); 土體水平位移監(jiān)測(cè)。
2. 2 　量測(cè)斷面與測(cè)點(diǎn)布置
2. 2. 1 　圍巖及支護(hù)狀態(tài)的觀察描述
每開(kāi)挖、支護(hù)循環(huán)作業(yè),均需對(duì)掌子面工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及支護(hù)厚度與質(zhì)量進(jìn)行觀察、記錄和描述。
2. 2. 2 　地表沉降
各施工豎井井口周邊、施工橫通道和正線隧道每10m 設(shè)置一個(gè)量測(cè)斷面。豎井井口地面沉降測(cè)點(diǎn)在矩形井四角及各邊中點(diǎn)各設(shè)一個(gè)。橫通道每一地表沉降量測(cè)斷面設(shè)7 個(gè)測(cè)點(diǎn),共26 個(gè)量測(cè)斷面、182 個(gè)測(cè)點(diǎn)。區(qū)間正線隧道每一地表沉降量測(cè)斷面設(shè)11 個(gè)測(cè)點(diǎn),共151 個(gè)量測(cè)斷面、1661 個(gè)測(cè)點(diǎn)。
2. 2. 3 　隧道拱頂沉降監(jiān)測(cè)
各施工橫通道和左右線正線隧道每隔10m 設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面,并與地表沉降監(jiān)測(cè)斷面重合。每一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面在隧道拱頂設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),共177 個(gè)量測(cè)斷面,177 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
2. 2. 4 　隧道凈空收斂量測(cè)
量測(cè)斷面布置同拱頂沉降量測(cè),并與拱頂量測(cè)斷面重合。每一個(gè)量測(cè)斷面布置2 對(duì)測(cè)線,分別布置在拱腳以上0. 5m 和墻中處,共177 個(gè)量測(cè)斷面,708 個(gè)收斂埋設(shè)點(diǎn)。
2. 2. 5 　格柵鋼架受力狀況監(jiān)測(cè)
分別在1# ～3# 施工橫通道和左、右線Ⅱ 、Ⅲ 及Ⅳ 類圍巖各選擇一個(gè)量測(cè)斷面,共9 個(gè)量測(cè)斷面。對(duì)每一量測(cè)斷面,分別在拱頂、拱部300 、600 和900 、墻腰和墻腳及仰拱各設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn),每一量測(cè)斷面設(shè)12 個(gè)測(cè)點(diǎn),共108 個(gè)測(cè)點(diǎn)。
2. 2. 6 　孔隙水壓力監(jiān)測(cè)
量測(cè)斷面選擇與支護(hù)土體壓力監(jiān)測(cè)相同,共9 個(gè)量測(cè)斷面。對(duì)每一量測(cè)斷面,分別在拱頂、墻中和仰拱各設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn),每一量測(cè)斷面設(shè)4 個(gè)測(cè)點(diǎn),共36 個(gè)測(cè)點(diǎn)。
2. 2. 7 　土體垂直位移監(jiān)測(cè)
土體垂直位移監(jiān)測(cè)斷面選擇與支護(hù)土體壓力監(jiān)測(cè)同斷面, 共9 個(gè)量測(cè)斷面。對(duì)每一個(gè)量測(cè)斷面均在坑道拱頂設(shè)置一個(gè)孔內(nèi)多點(diǎn)位移計(jì),孔內(nèi)每隔1. 0m 設(shè)測(cè)點(diǎn)一個(gè),共用110 個(gè)孔內(nèi)沉降磁環(huán)。
2. 2. 8 　土體水平位移監(jiān)測(cè)
土體水平位移監(jiān)測(cè)斷面選則與土體垂直位移量測(cè)同斷面, 共9 個(gè)量測(cè)斷面。這樣,支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力、孔隙水壓力、支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力、土體垂直位移和水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)均設(shè)在同一斷面上。對(duì)每一個(gè)量測(cè)斷面分別在開(kāi)挖輪廓外側(cè)0. 5m 處各設(shè)一個(gè)土體水平位移測(cè)孔,孔內(nèi)每隔1. 0m 深設(shè)測(cè)點(diǎn)一個(gè)。
2. 2. 9 　近地建筑物傾斜監(jiān)測(cè)
根據(jù)實(shí)際地面建筑物,特別是高大建筑物、舊巷民宅等,距區(qū)間左右線隧道外緣25m 以內(nèi)時(shí),每棟建筑物觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量≥6 個(gè),觀測(cè)標(biāo)志點(diǎn)設(shè)在地墻(柱) 或基礎(chǔ)上。
2. 2. 10 　爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)地面建筑物選擇和測(cè)點(diǎn)布置與近地建筑物傾斜監(jiān)測(cè)相同。
2. 3 　量測(cè)方法和頻率
2. 3. 1 　圍巖及支護(hù)狀態(tài)的觀察描述
采用地質(zhì)羅盤、皮尺等儀器工具進(jìn)行觀察描述,每開(kāi)挖、支護(hù)循環(huán)觀察一次,直至模筑砼后結(jié)束。
2. 3. 2 　地面沉降
采用蔡司(德國(guó)產(chǎn)) -004 精密水準(zhǔn)儀和銦鋼尺等精密水準(zhǔn)測(cè)量方式。測(cè)點(diǎn)用 16～ 20 鋼筋頭長(zhǎng)25～30cm , 端頭磨圓。對(duì)已硬化地面用沖擊鉆鉆孔,水泥砂漿錨固,端頭露出地面0. 5 ～0. 8cm ;對(duì)未硬化地面,用挖孔、水泥砂漿錨固,端頭露出地面0. 8～2. 0cm。監(jiān)測(cè)頻率:在開(kāi)挖面距量測(cè)端面前1 倍洞徑與埋深之和開(kāi)始量測(cè);在開(kāi)挖面通過(guò)量測(cè)斷面1 倍洞徑與埋深之和范圍內(nèi),每開(kāi)挖循環(huán)或1 天1 次,5 倍洞徑范圍內(nèi)每2 天1 次,5 倍洞徑范圍外每周1 次,直至變形穩(wěn)定或全部施工完成。
2. 3. 3 　拱頂下沉和凈空收斂監(jiān)測(cè)拱頂下沉采用蔡司-004 精密水準(zhǔn)儀和倒掛鋼尺形式的精密水準(zhǔn)測(cè)量方式。帶測(cè)球的測(cè)桿預(yù)埋在隧道初期支護(hù)內(nèi)。隧道凈空收斂量測(cè)采用J SS30/ 15A 收斂計(jì)量測(cè),帶測(cè)球的測(cè)桿預(yù)埋在隧道初期支護(hù)內(nèi)。
監(jiān)測(cè)頻率:測(cè)點(diǎn)斷面噴射砼支護(hù)后開(kāi)始第一次量測(cè);2 倍洞徑范圍內(nèi)每開(kāi)挖循環(huán)或每天1 次,5 倍洞徑范圍內(nèi)每2 天1 次,5 倍洞徑范圍外每周1 次,直至變形穩(wěn)定或模筑砼后。
2. 3. 4 　鋼架受力、孔隙水壓和土體壓力監(jiān)測(cè)
鋼架應(yīng)力量測(cè),對(duì)型鋼鋼架采用在鋼架上、下翼緣粘貼電阻應(yīng)變量測(cè)元件和YJ-5 型電阻應(yīng)變儀進(jìn)行量測(cè)。對(duì)格柵鋼架采用焊接J XG-1 型鋼弦式鋼筋計(jì)和SINC052 型頻率儀進(jìn)行量測(cè)。
孔隙水壓量測(cè)采用D KY-51 型孔隙水壓力儀進(jìn)行量測(cè)。土體壓力監(jiān)測(cè)采用GD Y-2 型鋼弦式土壓盒和頻率儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)頻率:在各量測(cè)元件埋設(shè)后進(jìn)行第一次量測(cè),以后量測(cè)頻率同凈空收斂量測(cè)。上述各項(xiàng)監(jiān)測(cè)可視變化情況,適當(dāng)加密監(jiān)測(cè)。
2. 3. 5 　土體垂直位移和水平位移監(jiān)測(cè)
土體垂直位移監(jiān)測(cè)采用鉆孔直徑100mm ,采用DW -3A 型鋼弦式雙線圈連續(xù)激振型多點(diǎn)位移計(jì)和頻率接收儀監(jiān)測(cè)地中垂直位移。
土體水平位移也稱地中水平位移監(jiān)測(cè),通過(guò)地面鉆孔,用BC -5型傾斜儀量測(cè)鉆孔各測(cè)點(diǎn)的傾斜度方式來(lái)量測(cè)。
因土中垂直位移和水平位移監(jiān)測(cè)可從地面鉆孔監(jiān)測(cè),因而如同地面沉降監(jiān)測(cè)一樣,在開(kāi)挖面距量測(cè)斷面前1 倍洞徑與埋深之和前開(kāi)始量測(cè)。量測(cè)頻率同地表沉降監(jiān)測(cè)。
2. 3. 6 　近地表建筑物傾斜監(jiān)測(cè)和爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)建筑物傾斜監(jiān)測(cè)通過(guò)在待測(cè)建筑物地墻(或柱) 或基礎(chǔ)上設(shè)置標(biāo)志點(diǎn),通過(guò)精密水準(zhǔn)儀、銦鋼尺等精密水準(zhǔn)測(cè)量方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。近地表建筑物爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)通過(guò)在待測(cè)建筑物上粘貼CD -1型磁式速度(或加速度) 傳感器和測(cè)震儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè),在開(kāi)挖面距量測(cè)點(diǎn)5 倍洞徑和埋深之和,到開(kāi)挖面通過(guò)測(cè)點(diǎn)5 倍洞徑和埋深之和后這段范圍,每開(kāi)挖爆破時(shí)監(jiān)測(cè)。
2. 4 　地鐵區(qū)間隧道施工中的信息反饋基本判斷準(zhǔn)則監(jiān)控量測(cè)的控制標(biāo)準(zhǔn)&Types=News&Condition=title" target=_blank>標(biāo)準(zhǔn):
①地表下沉量不允許> 30mm ;
②地表沉降槽曲線最大坡度≤1/ 300 ;
③初期支護(hù)結(jié)構(gòu)相對(duì)水平收斂值≤15～30mm ;
④初期支護(hù)結(jié)構(gòu)趨于基本穩(wěn)定。施工中出現(xiàn)下列情況之一時(shí),立即停工,采取措施進(jìn)行處理:
①初期支護(hù)結(jié)構(gòu)噴射砼出現(xiàn)裂縫,且不斷發(fā)展;
②開(kāi)挖一個(gè)月后洞內(nèi)水平位移不能收斂,實(shí)測(cè)位移達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的70 % ;
③位移時(shí)間曲線出現(xiàn)反彎突變的急劇增長(zhǎng)現(xiàn)象。
2. 5 　監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)&Types=News&Condition=title" target=_blank>數(shù)據(jù)處理方法
①對(duì)圍巖及支護(hù)狀態(tài)觀測(cè),詳細(xì)記錄洞內(nèi)各項(xiàng)作業(yè)、時(shí)間與進(jìn)尺,描繪每一開(kāi)挖斷面的工程地質(zhì)斷面和水文地質(zhì)斷面,記錄描述支護(hù)厚度、質(zhì)量等情況。每周繪制工程地質(zhì)和水文地質(zhì)縱向剖面圖。
②對(duì)洞內(nèi)變形和支護(hù)格柵應(yīng)力,記錄填寫日變化量和累計(jì)量的日?qǐng)?bào)表,繪制累計(jì)變化量與時(shí)間、累計(jì)變化量與進(jìn)尺關(guān)系散點(diǎn)圖,按下述函數(shù)關(guān)系:

σ= A1g(1 + T)
σ= A1ge -B/T
σ= T/ (A + B T)
σ= A(e -B/T -eB/T)
σ= AT2 + B T + C
式中:—變形值或應(yīng)力值; T 量測(cè)時(shí)間或開(kāi)挖進(jìn)尺; A、B 、C 回歸常數(shù)。分別對(duì)各變形值和應(yīng)力值進(jìn)行回歸分析,根據(jù)回歸曲線的擬合好壞程度,即選擇相關(guān)系數(shù)或方差最小的函數(shù)為該量測(cè)數(shù)據(jù)的回歸擬合曲線,并求得回歸趨勢(shì),對(duì)洞室穩(wěn)定和支護(hù)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷。
③對(duì)于地表沉降觀測(cè),除對(duì)各斷面最大沉降點(diǎn)進(jìn)行如同洞內(nèi)變形觀測(cè)點(diǎn)一樣繪制沉降與時(shí)間、沉降與進(jìn)尺關(guān)系散點(diǎn)和回歸分析外,尚需繪制各量測(cè)斷面各測(cè)點(diǎn)的沉降關(guān)系即沉降槽曲線,繪制最大沉降點(diǎn)沿隧道縱向的沉降關(guān)系曲線。
④對(duì)孔隙水壓力和結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試,記錄填寫日?qǐng)?bào)表,繪制量測(cè)值與開(kāi)挖進(jìn)尺的關(guān)系曲線。

3 　施工監(jiān)測(cè)管理
(1) 工程施工前,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況(尤其危房建筑) 及工程的施工進(jìn)度,編制詳細(xì)的監(jiān)測(cè)實(shí)施作業(yè)計(jì)劃及其相應(yīng)的保證措施。納入施工生產(chǎn)計(jì)劃中的一項(xiàng)重要內(nèi)容,同時(shí)報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師和業(yè)主批準(zhǔn)。
(2) 成立專門的監(jiān)測(cè)小組,保證監(jiān)測(cè)人員有確定的時(shí)間、空間和相應(yīng)的監(jiān)測(cè)工具,確保監(jiān)測(cè)成果及時(shí)準(zhǔn)確。
(3) 施工監(jiān)測(cè)緊密結(jié)合施工步驟,測(cè)出每一施工步驟時(shí)的變形影響,同時(shí)計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)的累計(jì)變形。
(4) 監(jiān)測(cè)人員及時(shí)整理分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),繪制各種變形和時(shí)間的關(guān)系曲線,預(yù)測(cè)變形發(fā)展趨向,及時(shí)向總工程師、監(jiān)理和業(yè)主匯報(bào),若發(fā)現(xiàn)異常情況,隨時(shí)與監(jiān)理、業(yè)主聯(lián)系,采取有效措施,做好預(yù)防。同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工步驟及采取相應(yīng)的技術(shù)措施,確保施工及周圍環(huán)境的安全。

4 　施工體會(huì)
(1) 地鐵區(qū)間隧道施工監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)繁瑣而細(xì)致的工作,施工能否在安全的前提下順利進(jìn)行,施工監(jiān)測(cè)起到了很重要的作用。
(2)我國(guó)城市&Types=News&Condition=title" target=_blank>城市地鐵方興未艾,從企業(yè)的前途和命運(yùn)出發(fā),我們要下大力氣培養(yǎng)一批過(guò)得硬的地鐵施工隊(duì)伍,同時(shí)加強(qiáng)隧道施工監(jiān)測(cè)專業(yè)人員的培養(yǎng),使本企業(yè)在城市地鐵施工的領(lǐng)域里能夠大有作為。