宁波市常洪隧道沉管接缝平面位移监测技术探讨

袁峥，杨锦波，刘俊伟

(宁波市测绘设计研究院，浙江宁波 315042)

1 常洪隧道概况

宁波市常洪隧道过江段为双孔矩形箱式结构，采用沉管法施工，长395 m，由4节管段组成。其中一节长95 m，另三节长100 m。工程线路纵剖面呈V形。隧道管段间使用柔性接头，采用了施工中具有管段止退与使用中具有抗震功能的预应力钢拉索连接形式。该工程于2002年3月建成通车。2010年元月实施免费通行后，隧道车流增量巨大，尤其是重型的工程车、集卡车的数量极多，对隧道的结构安全造成了一定的影响。为此，隧道管理单位要求对隧道实施沉降监测和沉管接缝位移监测，沉降和位移的监测精度均不低于2 mm。

2 位移监测实施

2.1 监测点布设

平面位移监测目标为隧道中间2段沉管的前后3条接缝的相对位移情况。接缝位移监测成果须表现接缝位移变化的特征，即在隧道轴线方向和垂直轴线方向的平面位移。

经现场踏勘后，将隧道按上、下行线路分为东、西两线，并在两线的接缝处各设置1个监测组。东线隧道中的3组自南向北分别为:东1、东2和东3。西线隧道中的3组自南向北分别为:西1、西2和西3。考虑到监测实施过程中不能封闭隧道，且根据隧道接缝的特征以及点位稳定性的需求，将监测组布设于隧道的外侧，即东侧隧道布设于隧道东侧，西侧隧道布设于隧道西侧。监测组的具体分布情况如图1所示。

每个监测组均布设成一个微型的大地四边形形式，四边形结构接近矩形。鉴于对作业人员的安全和齿形接缝结构特征的考虑，将南北(隧道轴线方向)长度设置在1 m左右，东西长度0.7 m左右，并将每组的4个监测点按相同规则分别编号为A、B、C、D，如图2所示。其中A、B点位于接缝北侧，C、D点位于接缝南侧，A－C、B－D方向为隧道轴线方向。

图1 隧道结构及监测点布设示意图

图2 监测组内监测点分布示意图

监测点为长度20 cm，直径2.5 cm的不锈钢标志，标志顶部中心有0.5 mm直径的中孔作为测量标志点。监测点直接在隧道地面上进行钻孔埋设，埋设深度为20 cm，确保穿透沥青层与沉管结构牢固结合，同时仅余标志顶部出露地面，减少过往车辆影响。

2.2 实测方法

每个大地四边形监测组中的监测点基本位于同一平面，监测点间的斜距与平距相差极小，因此仅观测四边形6条边的斜距，采用经检定的钢尺丈量，观测值估读至0.1 mm。

实测工作从2010年6月9日开始，每周监测1次，连续监测8周。首次观测时，为保证观测数据的准确可靠，每条边长均在相隔2小时后独立观测1测回，1测回内从不同方向各量测2次(如从A点开始测量AB边长2次，再从B点开始测量BA边长2次，目的是控制钢尺在一定拉力下与起始点的刻度对准误差)，每条边1测回内4个观测值间的互差不超过1 mm。之后每期观测均只测1测回，且观测时间、人员、钢尺、保持不变，确保系统误差影响最小化。

3 数据处理与分析

3.1 数据处理方法

为保证监测成果能直接反映隧道沉管接缝的变形特征，对每个监测组定义了一个相对独立的坐标系统，将垂直于隧道轴线方向定义为X方向，正向指东，隧道轴线方向设为Y方向，正向指北。则监测点在X方向上的变化量直接反映接缝两侧沉管在垂直隧道轴线方向的错动情况，监测点在Y方向上的变化量直接反映接缝两侧沉管在隧道轴线方向的离合情况。

数据处理时，将每组观测成果视作为一个微型的大地四边形测边网，采用武汉大学编制的“科傻”平差软件进行拟稳平差计算，计算出各边的边长和各点的坐标。东线隧道的监测组将D点作为拟稳点，西线隧道的监测组将C点作为拟稳点，并假设拟稳点的坐标为(5，5)。每组监测点中A与B、C与D均埋设于同一沉管段上，相对关系稳定，因此将A－B、C－D边长也作为拟稳数据参与平差计算，同时将C－D方向假设为零方向。

3.2 监测精度评定

各次观测数据的平差处理结果显示:所有监测组的边长观测精度均优于1 mm(最大误差0.9 mm)、监测点的X方向坐标的观测精度均优于2 mm(最大误差1.81 mm)、监测点Y方向坐标观测精度均优于1 mm(最大误差 0.94 mm)。以上各项指标均满足2 mm的精度要求。

3.3 监测结果分析

根据沉管接缝各期位移监测情况，可以得出如下结论:

(1)同一沉管接缝东、西两侧监测组的监测结果基本一致，与沉管作为刚体结构的变形特征相符;

(2)3条沉管接缝各期的X、Y方向位移量均在零位上下波动，单期观测的位移现象均不明显;

(3)根据累计位移量分析，3条沉管接缝的X、Y方向位移现象也均不显著，但Y方向上有变小趋势，即各接缝有相对变窄趋势，与沉降监测结论一致。

图3 沉管接缝X方向累计位移量变化折线图

图4 沉管接缝Y方向累计位移量变化折线图

4 结语

隧道工程运营期的变形监测，已经成为隧道管理的一项重要工作。本文通过对宁波市常洪隧道沉管接缝位移特点的把握，结合测边网的成熟技术方法和数据处理经验，成功地将微型测边网引入该隧道沉管接缝位移监测工作中，方便快捷且低成本地完成了该项监测任务，在满足监测精度要求的同时，较好地实现了为隧道管理者提供及时服务的目的。

［1］JGJ8－2007.建筑变形测量规范［S］.

［2］GB50026－2007.工程测量规范［S］.

［3］华锡生，黄腾.精密工程测量技术及应用［M］.南京:河海大学出版社，2006.

［4］张正禄.工程测量学［M］.武汉:武汉大学出版社，2005.

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