监控量测及信息反馈技术是现代隧道施工方法的重要组成部分, 是监控围岩与结构稳定性的重要手段。在复杂多变的地层中实施某一工法时, 或在同一地层中实施不同施工措施时, 都将面临对实施效果的正确评价, 经验固然是类比和参照的有效手段, 但无法在定量控制工序环节时提供及时有效的方案。因而利用监测所获得的信息, 进行信息反馈, 分析施工效果, 并据此调整施工方法, 是动态的信息化设计、施工的重要工作内容。
北京市昌平区回龙观镇科协家园小区位于昌平区回龙观镇黄土北店村, 西临八达岭高速路东辅路, 东临黄土南店西路, 北侧为东北环铁路和北京地铁13号线。其中经八达岭高速路东辅路和黄土南店西路均可穿越铁路, 但绕行距离太远, 为配合小区的建设和开发, 方便小区居民的出行, 规划在科协家园小区北侧建设一座人行地道穿越东北环线铁路及城市铁路, 人行地道只用于通行行人和非机动车辆。
拟建中的人行地道位于回龙观医院西路西侧7 5 m处, 与东北环铁路斜交, 交角为8 6°, 相交处铁路里程为东北环线K 6 0 m+5 6 3 m, 轻轨里程K 1 7+5 5 0 m。该处既有铁路四股线, 自南向北依次为联络线、东北环线及两条城铁线路, 均为直线, 5 0 k g/m轨, 钢筋混凝土轨枕。其中国
图例:
铁为普通线路、电气化铁路;城铁为无缝线路、地上第三轨供电。在国铁和城铁之间预留东北环线复线位置, 与既有东北环线相距5m。该处为高填土路基, 路基高约4m~5m。人行地道下穿铁路段呈南北走向, 全长76.4m, 为圆拱直墙结构隧道净宽2.5m, 净高2.75m, 隧道最大埋深7m, 坡度为平坡。施工竖井设在铁路两侧, 竖井一衬净空尺寸为4.5m×4.5m。
从地质钻探报告得知, 本工程地层隧道顶部覆盖2.5m~5.0m的粉质粘土层, 最上部为2.0m厚的素填土。隧道底部以下3m仍为粉质粘土, 隧道整个洞室处于粉质粘土层。第一层地下水为上层滞水, 水位标高42.0m~42.91m;第二层地下水为潜水, 静止水位标高为32.51m~33.44m。隧道处于潜水面以上1.8m~2.5m左右, 地下水位对洞室施工影响较小。
隧道采用浅埋暗挖工法施工, 初衬开挖时分上下台阶并预留核心土, 开挖步距为50cm。结构采用复合式衬砌, 初衬为C25喷射混凝土, 二衬为C30p8模注混凝土, 中间设1.2 m m厚E V A防水卷材。
施工始终贯彻暗挖隧道“十八”字方针:管超前, 严注浆, 短开挖, 强支护, 快封闭, 勤量测的原则。
(1) 掌握施工过程中围岩及支护结构的受力状态, 确保施工的安全。
(2) 为变更设计和调整支护参数提供参考依据。
(3) 与理论计算结果相比较, 完善计算理论, 为以后类似工程积累数据。
根据工程特点, 以变形监测为主。主要监测项目有以下几点。
(1) 洞内监测。
(1) 洞内拱顶下沉监测, 仪器:精密水准仪, 铟钢尺, 频率:1次/天。
(2) 洞内水平收敛监测, 仪器:坑道收敛计, 频率:1次/天。
(3) 洞内底板隆起监测, 仪器:精密水准仪, 铟钢尺, 频率:1次/天。
(2) 洞外监测。
(1) 路基沉降监测。
在线路外侧设置固定监测站, 本工程采用遥测静力水准装置实现自动化观测。
仪器设备:采用遥测静力水准装置, 本次观测采用控制测量单元装置1套, 静力水准测量仪16套、GPRS通讯系统2套、通讯电缆、电源线若干。
测点布置:横向位置位于线路量测的路肩上, 纵向位置的中心观测点设在铁路线路和隧道中心线相交处, 以此为中心向两侧各布3个观测点。城铁段共16点 (含2个基准点) 。测点布置如图1所示。
测点布置及保护注意事项:测点布置应尽量在同一水平面上, 预埋件的螺栓位置准确, 安装牢固, 混凝土密实, 和基底耦合。为了在震动后液面很快稳定, 需要将轨道两侧的容器用专用柔管连接在一起, 该位置可以根据现场的实际情况选定。
观测频率:可根据业主、监理的要求不间断观测, 也可以按照隧道施工划分为隧道初期支护、隧道二次衬砌、隧道施工结束后的城铁正常运营三个阶段进行观测。
隧道初期支护施工期间:动态自动监测, 并自动报警。设预警值为累计沉降量达到10mm, 或连续两次的观测的变形速率大于1.5mm/d。测试间隔1次/h, 全天24h观测。
隧道二次衬砌施工期间:可以根据实测的数据的变化速率对观测周期进行调整, 连续一周的变化量小于2mm, 可减为2次/周甚至1次/周。
隧道施工完毕城铁正常运营期间:继续观测1~2周, 如变化量不持续增加, 停止观测。
(2) 钢轨垂直位移的监测。
为了确保线路运营安全, 在列车停运后, 拟采用精密水准仪对钢轨进行垂直位移观测。
仪器设备:数字精密水准仪一台 (精度0.3mm/km) , 条码铟钢尺一把。
测点布置:沿轨道布设, 点位置同路肩测点, 即要在隧道中心线与轨道相交位置处、两侧距隧道中心线0.5B, 1B, 2B位置设置观测点。每条轨道7点, 四条轨道共28点。
观测频率:隧道初期支护施工期间, 拟根据开挖工作面距测量断面的距离确定监测频率。遇变化不均匀或变化速率加大, 应增加观测频率。
二次衬砌施工期间, 可以根据实测的数据的变化速率对观测周期进行调整, 连续一周的变化量小于2mm, 可减为1次/周。
隧道施工完毕城铁正常运营期间:继续观测1~2周, 如变化量不持续增加, 停止观测。
(3) 钢轨爬行的观测。
仪器设备:全站仪一台, 轨道爬行检测尺4个。
测点布置:在城铁两侧施工影响范围以外各30m处设一爬行观测点, 利用全站议观测钢轨的爬行位移情况。
观测频率:隧道施工期间1次/天。施工结束后若无特别要求, 即停止观测。
(4) 路基护坡沉降监测。
为确保线路运营安全, 在列车停运后, 拟采用数字精密水准对路基护坡进行沉降监测。
仪器设备:数字精密水准仪一台, 条码铟钢尺一把。
测点布置:沿护坡布设, 4个观测点位置设于北侧坡脚。
观测频率:隧道施工期间1次/天。施工结束后若无特别要求, 即停止观测。
南侧路肩测线时间—沉降曲线图如图2。
由图2沉降时间曲线图可以看出南侧路肩沉降变化较平缓, 最大点沉降量为-1.72mm。据洞中开挖显示, 地质情况良好, 施工安全、有序。
北侧路肩测线时间—沉降曲线图如图3。
由图3沉降时间曲线图可以看出北侧路肩沉降变化较南侧大, 主要在2月1日至2月4日开挖中, 土质发生突变, 影响了洞中开挖, 降低了开挖速度, 显示洞外沉降量增大, 最大点沉降量为-5.63mm。
(1) 隧道施工监测是一项繁琐而细致的工作, 施工能否在安全的前提下顺利进行, 施工监测起到了很重要的作用。
(2) 在既有铁路及城铁下通过隧道, 根据施工监测的数据能够为运营管理及线路维护部门提供可靠的资料, 充分保证线路安全。
(3) 我国城市地铁方兴未艾, 针对施工隧道对既有国铁和城铁运营的影响还处于探索阶段, 本项目以实际施工监测数据对隧道施工影响线路情况进行了实践, 为我们今后从事类似工程取得了一些经验。
摘要：介绍了隧道穿越国铁和地铁13号线的施工监测方法, 针对隧道结构和地质情况, 阐述了洞内和洞外多种监测方法, 为今后类似施工监测取得了一些经验。
关键词：浅埋暗挖隧道,监测方法,沉降
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