某过江通道工程始发井地表施工监测分析

王　俊　姚志军

( 1.武汉三禾思盛路桥健康科技有限公司　武汉　430063；　2.湖北长江路桥股份有限公司　武汉　430200)

某过江通道工程始发井地表施工监测分析

王俊1姚志军2

( 1.武汉三禾思盛路桥健康科技有限公司武汉430063；2.湖北长江路桥股份有限公司武汉430200)

摘要以南京市纬三路过江通道工程江北始发井为工程背景，介绍了盾构机推进路线上方的施工监测项目、测点布设原则及情况，结合盾构机掘进位置分析地表及周边建构筑物的施工监测数据，研究地表结构的沉降变化规律。

关键词始发井施工监测沉降数据分析

盾构始发井位置结构复杂，盾构掘进使开挖面以下的土层发生卸载[1]，临近土层发生不同程度的变位，从而会对临近地表及建(构)筑物的结构产生影响[2]。为掌握隧道下穿施工过程中对既有结构的影响，预防工程破坏事故和环境事故的发生，从而为既有结构运营安全提供依据，需要对盾构始发位置施工过程进行监测[3]。

1工程概况

南京市纬三路过江通道工程位于南京市区，上游距纬七路过江隧道约4km，下游距老南京长江大桥约5km，是南京城市快速路网的组成部分，盾构隧道路线呈X形走向，沿线下穿长江主航道、潜洲、梅中航道及梅子洲。南线盾构自江北工作井起始平面轴线为R 2 000m的圆曲线，全长约8km。

盾构前200m掘进主要穿越的地层为②2淤泥质粉质粘土、③1粉质粘土夹粉砂和④1粉细砂层。盾构始发所在地层上部为②2淤泥质粉质粘土，下部为③1层粉质粘土夹粉砂，到SDK3+612(始发60 m)后下部进入④1层粉细砂，到SDK3+766(始发213 m)后全断面进入④1层。始发竖向轴线：南线隧道出洞处位于坡度为-4.459%～-4.5%竖曲线。盾构始发井附近地层分布情况见图1，盾构始发井整体布置见图2。

图1　盾构始发井附近地层分布情况图

图2　盾构始发井整体布置图

2测点布置原则

(1) 每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。基准点应选设在沉降变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。

(2) 工作基点应选在比较稳定的位置。对观测条件较好或观测项目较少的项目，可不设立工作基点，在基准点上直接测量沉降变形观测点。

(3) 沉降变形观测测点应设立在沉降变形体上能反映沉降变形特征的位置。

综合考虑，自始发井沿隧道轴线每5m布设1个地表沉降点(DBS1～DBS9)，在DBS2，DBS6，DBS9处设置3个垂直于隧道轴线的监测横断面，同时要监测盾构推进路线上方的泥浆池[4]。盾构始发井测点布置见图3。

图3　盾构始发井监测测点布置图

3盾构始发井监测数据分析

由于篇幅限制，现仅对2号横断面沉降数据进行分析。2号横断面距离始发井仅12m，处于加固区内，故沉降较小。主要沉降发生在盾构刀盘前及盾构通过过程中，在盾构通过后，沉降基本稳定。在盾构机到达及推进过程中的沉降量，约占到整个沉降量的90%左右[5]。DBS2垂直轴线沉降断面随盾构推进沉降曲线见图4，DBS2垂直于轴线地表沉降累计变化量曲线见图5。

图4　DBS2垂直轴线沉降断面随盾构推进沉降曲线

图5　DBS2垂直于轴线地表沉降累计变量曲线图

沿轴线地表沉降。根据监测曲线图可知，在8月13～21日期间，距离盾构工作井25～30m的DBS4～DBS5沉降变化量大(盾构刀盘约位于距离工作井30～40m处)，在8月21～30日期间，距离盾构工作井38～46m的DBS6～DBS7沉降变化量大(盾构刀盘约位于距离工作井40～85m处)，平均达20cm。根据监测曲线可知，地表沉降在盾构推进至30m之前很小，在推进至30m及58m时由于泥水压力的变化，造成了较大的地表沉降，其中在58m时较为严重，影响较大。在9月2日，盾尾距泥浆池CJ10测点约25m后沉降基本稳定。

8月27至9月2日期间，距离盾构始发井84m处的DBS9(该段时间盾构拼装管片至30～43环，盾构刀盘约处于距离工作井75～100m处)沉降变化较大，最大达50cm，地表沉降主要发生在盾构刀盘推进至测点附近[6]。沿轴线地表沉降累计变化量曲线见图6，图中方框内数字表示的是盾构机已拼装管片的环数。

图6　沿轴线地表沉降累计变化量曲线图

沿轴线测点随盾构推进沉降变化。根据监测数据曲线图可知，在距离盾构工作井18m范围内由于该处加固，故沉降均较小，在8月16日盾构刀盘推进至30m左右至8月30日盾构推进至85m时，沉降较大，8月30日后，沉降基本稳定，无继续发展。该段沉降规律为在8月16日～20日，沉降最大值发生在距离始发井30m～38m处的DBS5和DBS6，在8月20日～30日，地表沉降最大值发生在距离始发井46m处的DBS7，变化值由DBS7至始发井变小。沿轴线测点随盾构推进沉降曲线见图7。

图7　沿轴线测点随盾构推进沉降曲线图

近轴线泥浆池沉降测点随盾构推进沉降变化。根据监测曲线图可知，在8月23日～9月2日期间(盾构刀盘处于约距离始发井58m处)，泥浆池近盾构轴线一侧测点发生较大沉降变化，变化规律为沿盾构轴线从距离盾构始发井最远的CJ10(约60m)至距离始发井最近的CJ1逐渐变小。由此可知，泥浆池沉降主要是因为在盾构推进至CJ10附近时掌子面失稳造成的。在盾构推进至CJ10测点之前，泥浆池沉降量均较小，在9月2日，盾尾距泥浆池CJ10测点约25m后沉降基本稳定。根据监测曲线图可知，在8月16日～27日期间(盾构刀盘处于约距离始发井58m处)，泥浆分离设备近盾构轴线一侧测点发生较大沉降变化，变化规律为基本与沿轴线地表沉降测点相同。在8月27日，盾尾距泥浆池CJ23测点约25m后沉降基本稳定[7]。近轴线泥浆池和泥浆分离设备沉降点随隧道推进沉降曲线见图8。

图8　近轴线泥浆池沉降点随隧道推进沉降曲线图

4结论

(1) 对监测数据分析可知，盾构推进过程中各阶段地表沉降所占比例为：先行沉降为0%～5%；盾构推进过程中沉降最大，为60%～30%；盾尾空隙+后续沉降为15%～30%。所以盾构推进过程中应监测关注重点。

(2) 在盾构到达前并无隆起产生，表明盾构泥水压力设定偏小。

(3) 大部分沉降均发生在盾构推进过程中，故应优化推进过程中各项推进参数，保证盾构机操作的稳定性，减小推进过程中的沉降。

(4) 后续沉降所占比例偏大，建议优化同步注浆参数。

(5) 推进过程中盾构姿态良好，经分析认为沉降主要由泥水压力变化引起。

(6) 由于盾构推进过程中造成了土层脱空，沉降非常大，故沉降规律并不符合正常情况下盾构推进引起的沉降规律。

(7) 根据监测数据可知，目前地表沉降主要发生在盾构机到达及推进过程中，建议从盾构机操作、设计及盾尾注浆等方面采取措施，减小地表沉降，保证盾构推进及周边环境的安全[8]。

参考文献

[1]土木学会.隧道标准规范：盾构篇及解说[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]张岩，王万德. 隧道工程施工技术[M].沈阳：东北大学出版社，2010.

[3]王斌.公路隧道施工监测检测技术及实践[M].北京：北京交通大学交通出社，2010.

[4]黄腾，张书丰.地铁盾构隧道下穿公路隧道安全监控的研究[J].工程勘测,2004(2):60-62.

[5]王秀美，曾卓乔.地下工程在施工和运营期间进行周边位移检测新方法[J].中国锰业,2001(4):20-23.

[6]陈伟军.盾构隧道工后地表固结沉降研究[D].浙江：浙江大学，2011.

[7]郑淑芬.盾构隧道施工地表沉降规律及控制措施研究[D].湖南：中南大学，2010.

[8]朱红坤.地铁地表沉降监测数据分析与交互处理[D].陕西：西安建筑科技大学，2010.

收稿日期：2014-09-05

AnalysisofSettlementofOriginalWellof
UnderwaterTunnelbyConstructionMonitoring

Wang Jun1,YaoZhijun2

(1.WuhanSanhesishengRoad&BridgeHealthyTechnologyCo.,Ltd.,Wuhan430063,China;

2.HubeiChangjiangRoad&BridgeCo.,Ltd.,Wuhan430200,China)

Abstract：Taking Nanjing City weft three pass by river channel project Jiangbei starting well as engineering background, the construction monitoring projects and the principle of sensors of ground above the shield machine are introduced. Combining with the driving position of shield machine advancing route, the surrounding construction monitoring data of structures are researched, and the settlement rules of the surrounding are analyzed, which could provide guiding reference to construction measures of starting well by shield machine.

Key words:original well; construction monitoring; data analysis of settlement

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.01.043