盾构区间地表沉降监测与结果分析

马俊华MA Jun-hua；杨益军YANG Yi-jun；李文鹏LI Wen-peng

（①昆明理工大学，昆明 650000；②昆明理工金图科技有限公司，昆明 650000）

（①Kunming University of Science and Technology，Kunming 650000，China；②Kunming Science and Technology Jintu Information Technology Ltd，Kunming 650000，China）

0 引言

随着城市建设的发展，为了解决交通堵塞、环境污染，轨道交通已成为我国各城市公共交通发展的首选。由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成为工程建设必不可少的重要环节。指导轨道交通工程设计和施工需要理论、经验和监测数据相结合。

1 工程概况

XX 盾构区间位于XX 境内,北起XX,南至XX，隧道区间全长1020.46m。工法采用盾构法。结构形式为圆形断面盾构管片：内径5.5m、厚度350mm；结构厚度0.5～1.0m，结构顶距地面高度-8～-14m。

2 监测内容与目的

为了确保盾构施工的安全，根据工程特点依据《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）、《工程测量规范》（GB50026-2007）、《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2007）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）、《地铁工程监控量测技术规程》（DB11/490-2007）以及设计要求确定本工程的监测内容，包括地表沉降、拱顶沉降、净空收敛、土体侧向位移、现场安全巡视等。地下工程开挖后，地层中的应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映隧道开挖过程中围岩变形的全过程。尤其是对于城市地下工程，若在其附近地表有建筑物时就必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制。

3 基准点、工作点、监测点埋设

基准点埋设：监测基准点埋设均在沉降影响范围以外的稳定区域内视野开阔的地区；均埋设三个以上的基准点；基准点埋设牢固可靠，基准点和附近的水准点联测取得原始高程并且不定期的进行联测，保持精度的可靠性和稳定性。本次基准点采用地铁高程控制网成果，不需要另行埋设。工作基点的埋设与布置：工作点的埋设与布置的原则与基准点相同，本工程布设4～6 个，作为每次监测工作的起始点，靠近地铁施工现场，并定期（1 个月）与基准点进行联测，保持精度的可靠性和稳定性。监测点埋设：根据本工程需要，在盾构中线上每5 米布设1 个沉降监测点，并在盾构始发段100m 范围内，在每20m 设一断面，其余地段30m 设一断面（每个断面不少于5 个监测点）。地表沉降监测点采用钻孔的方法布设。用水钻打穿地表硬壳层，监测点标打在原状土里面，再用细沙回填实。监测点顶部应低于地面，加盖保护，以免被车压坏，影响监测数据准确性。并且监测点旁边应设置明显保护标志。主断面监测点布置图如图1、地表沉降监测点如图2。

4 地表沉降监测方案

地表沉降观测采用精密水准测高。在实施过程中地表沉降监测采用闭合水准路线，闭合水准路线的闭合差不得大于其中n(偶数站)为测站数，视线长度≤50m，前后视距差≤2.0m，任一测站上前后视距差累积≤3.0m。监测过程中确保专人观测、专人扶尺、同一仪器、同一路线。水准仪采用美国产Trimble DINI12 电子水准仪（标称精度为0.3mm/km），2 米和3 米条形码铟瓦水准标尺，测量时对电子水准仪进行各项限差的设置，水准外业记录由仪器自动完成，当观测超限时，仪器自动提示重测。在进行观测点的首次观测时，必须观测三次，取其平均值为初始值。各监测点的高程通过各测点与工作点进行水准连测得到。

图1 主断面监测点布置

图2 地表沉降监测点布置

5 地表沉降监测频率与预报警控制

监测工作自盾构开始施工到地铁线路试运营为止。监测工作紧随盾构掘进的进展，视盾构掘进情况距开挖前后≤20m 保持每1 天2 次、距开挖前后≤50m 保持每2 天1 次、距开挖前后＞50m 保持每2 周1 次，根据数据分析确定沉降基本稳定后保持1 月1 次直至地铁线路试运营为止，如遇特殊情况加密监测频率。盾构施工时，及时了解施工的进度，并重点关注盾构区域和地质情况比较复杂的地区，及时做到第一时间掌握变化情况，做到根据数据配合施工进度。在监测项目超出设计值和监测预警报值（如地表累计沉降超过24mm，沉降速率大于3mm/d）时，迅速启动预报警制度，及时分析原因，并采取必要的措施。

6 地表沉降监测结果分析

由于盾构路线较长，特选取具有代表性的第90 号断面的左右线监测数据，绘制地表沉降曲线图。地表沉降曲线表明：在盾构掘进的过程中监测点出现先升后降再稳定的现象。在第Ⅰ阶段盾构还未通过，由于提前注浆的原因监测点出现1-2mm 的上浮；第Ⅱ阶段由于右线盾构的通过使右线上方的监测点在短时间内出现明显的下沉，并由于土体扰动造成左线上方监测点出现5mm 左右的下沉；第Ⅲ阶段由于右线盾构已经通过而左线盾构还未到达，所以出现短暂的稳定期；第Ⅳ阶段由于左线盾构通过使左线上方的监测点在短时间内出现明显的下沉，并由于土体扰动造成右线上方监测点也出现5mm 左右的下沉；第Ⅴ阶段由于左右盾构都已经通过监测点开始趋于稳定。90 号主断面地表沉降曲线图如图3。

图3 90 号主断面地表沉降曲线图

图4 主断面地表沉降曲线图

图4 是84、90 号主断面（特征点）地表沉降曲线，我们可以从图4 中清楚的看出，位于盾构中线上方的监测点DY84-04、DY90-04、DY90-07 在盾构通过时变形最大，而DY84-01、DY84-09、DY90-01、DY90-09 变形最小。其余监测点变形居中。因此我们可以得出：在盾构掘进的过程中位于盾构中线上方的监测点变形较大，当监测点离盾构中线的位置越远则监测点变形越小。

7 结束语

因此在监测实施中应先制定详细的监测方案，监测数据必须真实可靠保证原始数据的完整且不得更改或删除，及时处理监测数据，计算有问题必须及时复测。并应根据盾构施工各个阶段的特点，密切配合施工进度；在施工前采集相关数据，做到能准确反映其盾构掘进过程中，周围环境所发生的变化，根据周边的已有资料，对工地周边进行布设相应的监测项目，并及时采取初始值。在施工期间，根据施工进度，配合施工方积极做好各项监测工作，如现场发生突发性事件，及时做好增设监测项目，主动加密监测频率，必要时做到24 小时不间断观测，直至变形趋势稳定。

[1]GB50308-2008,城市轨道交通工程测量规范[S].

[2]GB50026-2007,工程测量规范[S].

[3]JGJ 8-2007,建筑变形测量规范[S].

[4]GB50497-2009,建筑基坑工程监测技术规范[S].

[5]DB11/490-2007,地铁工程监控量测技术规程[S].

[6]曾绍炳.地下连续墙施工变形监测结果分析[J].桂林工学院学报,2009,29(4).

[7]姚黔贵.城市深基坑变形监测的实施[J].贵州工业大学学报,2005,34(2):96-99.