济南城隧建设工程有限公司 山东 济南 25000
摘要：目前，我国的基建行业蓬勃发展，基础工程施工越来越多。为保证工程安全施工以及降低工程施工给周边带来的影响，施工期间开展合理的监控量测是必不可少的。监控量测是工程安全施工的保证，在隧道施工中监控量测更是不可缺少，依据监控量测获得的数据可以探明隧道施工给周围环境造成的影响大小，同时避免发生大的施工事故。文章以新建北京至张家口铁路JZSG－1标段大直径盾构隧道为工程依托，对其下穿的北京地铁10号线进行监测研究，探明隧道下穿施工对既有隧道造成的影响，揭示大直径盾构隧道施工时上覆结构的沉降变化规律，并以测得数据和研究结果对实际施工进行合理指导，保证地铁线路的安全及正常运营，同时可为以后类似工程修建提供参考实例。
关键词：大直径;盾构隧道;施工监测
引言
近年来我国公共基础交通事业发展迅猛，我国的高铁线路总里程不断增加，随之出现了一大批高铁隧道。高铁隧道修建过程中不免会出现下穿既有工程的情况，此时必须对既有工程进行监测，以保证其工程安全性。在隧道下穿施工和监控量测方面国内已有许多专家和学者进行了研究。
1工程概况
1.1既有隧道情况
新建京张铁路清华园隧道盾构段于DK15+826～DK15+847下穿紧邻地铁10号线知春路站的区间段，清华园隧道与10号线区间段交叉角度为79°，垂直净距为6．5m;清华园隧道距离地铁10号线知春路站西侧最小水平间距为1．5m，具体位置关系可见图1。
清华园隧道下穿的10号区间段采用暗挖施工，马蹄形断面高度为6．7m，宽度为6．5m，采用377夯管管棚支护，上下两个台阶开挖，衬砌采用C25喷射早强混凝土厚度为30cm。10号线知春路地铁站沿东西走向长度约172m，南北方向西侧宽度约为24m、东侧宽度约为37m，清华园隧道从地铁站西侧区间段下穿;10号线知春路地铁站左线(北侧线)为单层结构、右线(南侧线)为双层结构，站厅层位于右线第一层。左线采用暗挖法施工，采用马蹄形断面高度为9．25m，宽度为10．3m，初支采用30cm厚C25早强喷射混凝土，二衬采用50cm厚C30模筑防水钢筋混凝土。右线(南侧)采用明挖法施工，采用双层矩形断面，西侧顶板厚度为80cm，西侧边墙厚度为70cm，西侧底板厚度为90cm，围护结构采用800@1．4m钻孔桩，临近清华园隧道桩底标高为22．127m，桩底距离盾构管片最小距离为1．75m。
1.2工程重难点
(1)盾构机直径大，本工程修建高铁隧道选用盾构机直径为12．64m。(2)本工程采用泥水平衡盾构机进行高铁隧道施工。(3)下穿施工风险大，本工程是为高铁隧道下穿既有地铁线路10号线，垂直净距仅6．5m，下穿施工时必须保证既有地铁线路的安全运营。
2监测方案及监测结果
2.1监测项目及频率
本次监测采用自动化监测方式对10号线轨道结构及车站结构进行监测。监测项目及频率见表1。
2.2监测点布设及监测方法
2.2.1基准点与工作基点的埋设
基准点采用城勘院给定的水准网控制点或自行制作。基准点和工作基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域内;其次应埋设最少两个基准点和若干工作基点，以便基准点及工作基点互相校核;基准点与工作基点的埋设要牢固可靠，采用标准地表桩，必须将其埋入原状土，并做好井圈和井盖。在坚硬的道面上埋设地表桩，应凿出道面和路基，将地表桩埋入原状土，或钻孔打入1m以上的螺纹钢筋做地表观测桩，并同时打入保护钢管套，如图2所示。
基准点埋设完毕并稳定后，按国家精密水准测量的要求进行高程的引测。基准点和工作基点的联测也应按国家二等水准测量的要求进行。监测工作开始后也应对基准点和工作基点进行定期的检测，检测时间间隔一般不超过3个月，具体也可视联测结果作适当调整。利用水准仪，采用几何水准测量方法，将监测点与基准点或工作基点组成闭合环或附合水准路线，条件不具备时采用支点观测。监测期每月不少于一次对水准仪i角进行检查校正，观测时严格控制各项限差，每测点读数高差不超过0．3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过2个，超过时应重读后视点读数，以作核对。
2.2.2地表沉降及管线沉降监测
(1)测点布置与埋设
严格按照审查后的监测图纸布点，运营道路沉降监测点应优先考虑设置在辅路上，其次是道路两侧路边及应急停车带，在道路中间的监测点，应尽量避免将测点布置在道路中间。地表沉降点采用标准设点或浅层设点两种方式，由于周边环境和城市主干道交通十分繁忙无法或不允许按照标准法埋设监测时宜采用浅层埋设方法进行监测点布设，布设时可根据现场情况灵活布设。
(2)监测方法
利用水准仪，采用几何水准测量方法，将监测点与基准点或工作基点组成闭合环或附合水准路线，条件不具备时采用支点观测。监测期每月不少于一次对水准仪i进行检查校正，观测时严格控制各项限差，每测点读数高差不超过0．3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过2个，超过时应重读后视点读数，以作核对。具体监测点布置方式见图3，本次监测分别在地铁车站纵向、地铁管线上方横向地表、地铁线轨道床布置测点。
3监测结果
此类监测测点布置在地铁管线对称面上方地表，测点沿地铁线纵向布置，即布置方向与高铁隧道施工方向垂直，布置范围为高铁隧道中线左右50m，向右为正，向左为负。本文监测即针对高铁隧道施工影响分的五个阶段进行监测分析;即第一阶段为盾构施工达到下穿影响区，第二阶段为盾构切口到达下穿点，第三阶段为盾构机施工穿过下穿点，第四阶段为盾构机尾部空隙沉降，第五阶段便是下穿点盾构施工完成后出现的后续长期沉降。具体监测数据如图5所示。由图5可以看出盾构机掘进施工时各个阶段地铁线上方的地表沉降变化规律。各个阶段施工影响获得的监测数据变化规律基本一致，沉降最大值发生位置为高铁隧道中线正上方，发生阶段为第五阶段，大小为2．71mm。随高铁隧道的推进施工，各个测点逐渐开始沉降，且越靠近高铁隧道中线，沉降值越大，位于中线正上方测点测得沉降值最大;而在盾构施工影响的各个阶段中，随阶段的发展地表沉降值也随之增加，即各个测点第一阶段的沉降值最小，第五阶段的沉降值最大。由图5可以看出沿测点分布线各阶段测点测得整体沉降值变化规律基本相同，且邻近阶段沉降值变化最大的是第二阶段到第三阶段，即为盾构下穿施工时期沉降变化最大其中第二阶段最大沉降值为2mm，第三阶段最大沉降值为2．5mm。从第四阶段至第五阶段测得沉降值变化很小，监测获得最大沉降值均在2．7mm左右，这说明本工程在沉降控制方面的措施效果很好，盾构施工结束后后续沉降基本没有发生。
结语
盾构隧道施工穿越既有铁路风险高，难度大，本文通过盾构隧道下穿铁路施工前采用线路加固、路基注浆加固，施工过程中通过监控量测不断调整掘进速度、盾构机姿态等措施，施工安全、质量和进度均在控制范围内，为类似施工提供了借鉴和指导意义。
参考文献
[1]李世元，张金山.地铁盾构隧道下穿既有高铁隧道施工影响及控制技术研究[J].工程技术研究，2018，23（8）：35-36.
[2]唐文栋，马振波．隧道施工监控量测技术发展现状及思考［J］．安徽建筑，2018(6):83－85．
论文作者:李春林
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第03期
论文发表时间:2019/5/27
标签：盾构论文; 隧道论文; 基准点论文; 地表论文; 基点论文; 阶段论文; 高铁论文; 《城镇建设》2019年第03期论文;