浅埋土质引水隧洞穿越既有铁路施工期监测

□刘李超　□王金昌（辽宁省东水西调工程建设局）



浅埋土质引水隧洞穿越既有铁路施工期监测

□刘李超□王金昌（辽宁省东水西调工程建设局）

摘要：文章主要介绍了在东北某引水隧洞穿越既有铁路线工程中的施工期监控量测工作。针对该工程洞室埋深浅、所处地层地质情况复杂等工程特点，文章作者和相关团队认真选取监测项目，设计监测方式、方法，对围岩和支护、衬砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行量测和观察，并对其稳定性进行了评价，在工程实践中取得了较好的效果。

关键词：土质引水隧洞；穿越；既有铁路；施工期监测

1　工程概况

某引水隧洞工程根据总体布置需从梅集铁路K238+550处地下通过，隧洞中心线与梅集线斜交，交角为77°，隧洞开挖断面为圆拱斜墙型，隧洞总高4.27m，隧洞顶距梅集线轨底21.97 m。梅集铁路线为60 kg/m长钢轨线路，混凝土枕，40 cm厚碎石道床。路基为粘土填筑，顶宽4 m，底宽5 m，梯形断面。该线路每日通过列车4趟。

根据工程的勘察成果，场地的地层岩性为黏性土夹碎石，已成土状或砂状，锹镐易挖掘，场区地层岩土体物理力学指标见表1。

表1　工程场区地层岩土体物理力学指标参数表

根据对现场揭露的围岩的实际情况和岩土体物理力学指标的综合考量，将工程围岩类别确定为V类，地下水主要为孔隙水，水量较丰富。

2　本工程施工期监测的特点

监测即监控量测是新奥法隧洞施工中的重要一环，主要是在隧洞开挖过程中，使用各种类型的仪器和工具，对围岩和支护、衬砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行量测和观察，并对其稳定性进行评价。

本工程施工期监测的特点主要包括两个方面：一是在监测目的上除了掌握施工过程中围岩及支护结构的受力状态，确保施工的安全外，还要在设计图纸给出的诸多平行施工措施和支护形式中找到最适合现场工况的组合以指导施工。二是在监测作用方面，本工程属于穿越工程，既有地表设施有其规定的安全允许值，穿越过程中的施工期监测数据可作为穿越工程和既有设施是否安全的重要科学依据。

3　监测项目和测点布置

考虑到上述工程特点，监测项目布置的总体原则是：暗挖段以自动化监测为主，其他地段以电子化人工监测为主，尽量减少施工干扰，节约监测成本。针对工程结构及周围环境的具体情况，确定隧洞横穿铁路段的主要监测项目及相应的布设范围与原则。

3.1监测类型和项目

根据工程特点，监测类型以变形监测为主。主要监测项目分为洞内监测和洞外监测两个部分。具体的监测项目、布置位置和使用仪器见表2。

表2　监测位置、项目和使用仪器统计表

3.2监测点布置

施工监测中的测点布置也是施工监控量测工作中十分重要的一项任务，测点布置的合理与否决定着测量成果是否真实和科学。本工程洞内监测完全参考相关规范中的新奥法监控量测模式，这里不予赘述；重点对隧洞外部的相关测点进行说明。

根据监测范围要求需布置地表沉降观测点、路基沉降，钢轨沉降点、钢轨水平位移观察点三种类别监测点位。

测点范围及属性：铁路两侧为农用耕地，为尽量降低对耕地的破坏，所以采用两种布点方法：一是采用基坑注浆埋设钢筋方式完成监测要求，监测范围在铁路两侧各15 m范围内用地，用基坑注浆埋设钢筋方式完成埋设监测的需求。二是采用钢筋打入地表完成监测要求，即采用Φ25，长1.40 m的钢筋，打入地表作为监测点完成监测要求。

地表沉降观测点、路基沉降点的横向位置观测点设在以铁路轴线为中心，在铁路两侧路肩与农用耕地里，以隧洞轴心线与铁路交点为参照向隧洞上、下游两侧各布设七排监测点，每排11点，共148点（为保证行车安全，与轨道相交部分测点取消）。布设范围以隧洞轴线向两侧10 m范围内布设，布设间距以横向间距2 m，纵向间距5 m布设。

地表沉降观测点、路基沉降点的纵向位置观测点设在隧洞轴线的平行线上，以隧洞轴线与铁路交点为中心，向隧洞轴线的两侧各埋设五排监测点，每排布设11个点，间距以横向间距2 m，纵向间距5m布设。

钢轨沉降点、钢轨水平位移观察点的监测点布设在铁路钢轨上，以铁路前进方向为中心，在铁路的轨枕上贴特种反光片，每2 m一组共11组。

测点布置如图1所示。

图1　隧洞外部监测点平面布置图

4　监测数据分析

依据上述的监测类型及方式，并比照相关规范，对布置好的测点进行固定频率的量测取值，定期进行数据汇总和分析，经过125 d的不间断测量，待变形稳定后，汇总分析数据得：铁路路基沉降的最大值为19.70 mm，地表隆起量的最大值为0 mm，轨道绝对沉降的最大值为0.70 mm。监测结果满足相关文件中规定的铁路路基沉降量控制在20 mm以内，隆起量控制在10 mm以内，建议穿越梅集铁路轨道绝对沉降量值≤10 m的具体要求。

5　结论

监控量测是保证工程质量的重要措施，也是判断围岩和衬砌是否稳定，保证施工安全，指导施工顺序、进行施工管理、提供设计信息的主要手段。本工程通过认真分析现场工况，仔细排查工程特点，合理选取监测项目，严谨的测量与计算，最终通过科学的数据确定穿越工程和既有铁路线的安全性，为工程设计积累了宝贵的数据，明确了开挖方式和支护参数的正确性，对其他类似的工程项目有一定的借鉴意义。

参考文献

［1］宋宪贺.天津某地铁盾构穿越既有铁路工程变形规律及施工控制研究［D］.北京：北京交通大学，2014.

［2］侴璞明.北京地铁十号线盾构下穿既有铁路变形影响及优化措施分析［D］.北京：北京交通大学，2013.

［3］董志勇.大管棚超浅埋暗挖隧道下穿地铁路基段安全控制研究［D］.北京：北京交通大学，2015.

（责任编辑：左英勇）

中图分类号：U456. 3+1

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）04-0062-02

收稿日期：2016-01-27