分析穿越地铁路基沉降监测与影响讨论

1.彭 辉 2.桑冰蕾

1、412823198507028014 2、411421199011262447

分析穿越地铁路基沉降监测与影响讨论

1.彭 辉 2.桑冰蕾

1、412823198507028014 2、411421199011262447

随着城市地下空间的大力开发和利用，地铁施工往往处于建筑物、道路和地下管线等设施的密集区，这些工程的施工将不可避免地对既有线路工程(如铁路的运营)产生影响。大跨度超浅埋隧道下穿铁路施工技术复杂，施工难度大，具有很高的风险性，如何确定列车动荷载的影响以及选择可靠的施工方法是保证隧道安全穿越铁路的关键因素。通过合理的监测设计、及时监测，随时掌握轨道及周边地表沉降变化规律、发展趋势，指导施工及时调整盾构机的掘进速度，从而使盾构安全顺利地穿越运行的京广铁路。

穿越地铁；沉降监测；影响

地铁路基的稳定性对城市交通的安全有着重要影响，地铁路基监测可以及时发现影响铁路正常运营的安全隐患，为地铁建设单位和铁路运营单位提供准确的监测数据和信息，为后续工程施工工艺、工序安排以及轨道防护和运营安全提供参考依据；在函粉土、砂类土等在动力作用下可能产生液化失效的地铁路基施工中，地基的沉降监测显得尤为重要。

1 穿越铁路的实例

国内后续建设的工程中下穿一些建筑物或者公路的实例较多，如广深线市郊线工程(铁路)下穿广深高速公路，采用大管棚支护。宝兰线晁峪隧道下穿310国道。206国道拾荷隧道下穿广梅汕铁路。南京地铁一号线南京站过站区隧道是国内首例在不影响地面铁路运行的条件下，采用矿山法穿越既有铁路的大跨径双线暗挖隧道。隧道地表为京沪高速铁路，施工中采用70m长2.5m×2.5m的箱涵及D24施工便梁对既有铁路进行加固，隧道施工采用CAD工法，成功穿越既有铁路。广州地铁2号线火车站—三元里区间，下穿京广铁路广州火车站站场，利用盾构法过站，顺利穿越站场。上海地铁和广州地铁均有穿越铁路的隧道工程，均采用盾构法施工技术，南京地铁车站过车站站场隧道采用暗挖法施工，但其断面较小，杭州解放路隧道穿越铁路段是在粉土地层中修建。

2 监测点布置

2.1 工作基点的布置

为减少测量误差，确保监测质量，在盾构施工影响范围外共布设有2个深埋式基准点和2个工作基点。所有基准点在埋设后均在其顶部设置护罩。

2.2 沉降监测点布置

为了达到理想的监测效果，共布设38个沉降监测点。在轨道面上，从隧道中心向两侧每隔10m布设一个轨面沉降监测点，每条轨道布设5个轨面沉降监测点，共布设了20个轨面沉降监测点；在上下行线中间布设2个普通路基沉降监测点；在路基上布设16个深层路基沉降监测点，埋设深距隧道顶部1m左右。根据盾构机与铁路相对位置分穿越前(A区)、穿越中(B区)、穿越后(C区)3个区域。

2.3 观测技术

(1)观测方法。垂直位移基准网按国家一等水准观测要求布设，采用DNA03电子水准仪实施观测。沉降监测采用二等水准组成闭合环进行观测，观测采用DNA03电子水准仪进行。(2)观测精度。采用二级变形测量等级，视线长度不小于50m、前后视距差不小于2.0m、前后视距累积差不小于3.0m、视线高度(下丝读数)不大于0.3m，监测点测站高差中误差不大于±0.5mm。(3)观测频率。当盾构机在穿越前区域内时，观测频率为6h1次；当盾构机在穿越中、后区域内时，观测频率为4h1次；当盾构机掘出铁路受影响范围外时，观测频率为6h1次。(4)监测控制标准。为了确保地铁区间、车站周边环境的安全，对地面的隆沉及轨道变形设置严格的控制标准。

3 沉降监测的技术控制

3.1 盾构施工前期监测

第一阶段路基的累计变形基本上在-2.97～4.55mm之间变化。变化值较小。导洞开挖及注浆期间，监测区域的路基整体略微呈现隆起趋势，变形控制较好。

3.2 盾构施工影响期间监测

盾构穿越到监测区域路基下方期间，隧道中心两侧各约18m范围内均不同程度的受到影响。其中隧道中心两侧各约9m的位置影响最为明显。左线隧道中心上方的测点变形值最大；盾头到达监测区域路基前，路基表层沉降基本上未受到影响。盾构机的盾头穿入到穿过监测区域路基下方期间，路基表层沉降最为明显。沉降速率较大，隧道中心上方测点日沉降速率最大达到3.44mm/d。左右两侧9m范围内的最大沉降速率多数也超过1.00mm/d。盾尾拖出监测区域路基下方后，主要影响范围内的路基整体还会出现持续3天左右的下沉趋势，左线隧道中心上方测点下沉约1.00mm，之后路基表层沉降呈现略微抬升或者基本保持相对稳定的状态。

1)施工中应加强对地铁隧道与铁路的监控量测，加强监测频率和精度，根据量测结果调整施工方法；同时严格控制地面沉降，根据监测情况，当沉降达到警戒状态时立即停止隧道施工，及时采用袖阀管注浆加固路基，并通知相关部门采取相关措施后，方可继续施工。

2)隧道开挖时应采用微震爆破，严格控制爆破震动速率，爆破振速应控制在1.0cm/s；必要时应采用静态爆破措施，每次进尺不得超过0.5m，以减少爆破对铁路的影响。

3.3 地铁施工完成期间监测

地铁施工完成后至少1 年，仍然要保持监测；确定地层变形收敛完成后，方可解除监测，否则应延续监测并采取措施。相应地，根据每个时期对路基影响程度的不同，人工监测频次也不同。在盾构机穿越监测区域路基下方时，根据指挥部的要求加大频率，白天铁路空闲时，上线对京津城际南侧和京沪铁路北侧路基进行连续地跟踪监测。

综上所述，本监测项目组依据专家审批通过的监测方案，采用自动和人工相结合的方法，对地铁盾构下穿铁路工程影响程度开展开展了全面的监测，监测结果有效准确，提交报告及时，信息反馈迅速，发挥了监测在施工过程中预期的作用。为工程建设单位、铁路管理和建设单位提供了准确的监测数据和信息，并且为后续工程施工工艺、工序安排以及轨道防护和运营安全提供了参考依据。为今后类似工程的设计理论、施工技术及监测方法提供了有益的参考。

[1]刘莎莎.地铁隧道施工对既有铁路路基稳定性影响研究[D].北京交通大学，2014.

[2]李震，丁晓军.穿越地铁路基沉降监测及影响分析[J].黑龙江科技信息，2015，08：116-117.