港珠澳大桥拱北隧道施工期变形监测探究

周龙

（广东置信勘测规划信息工程有限公司，广东 中山 528400）

拱北隧道项目在施工的过程中需要对施工期的项目变形进行实时的监测，从而保障拱北隧道项目的建设质量与安全。就港珠澳大桥拱北隧道施工时的监测数据总体变化情况进行分析和判断，探究变形监测工作对于隧道施工期间的重大意义。

1 港珠澳大桥拱北隧道工程概述

1.1 项目规划方案

隧道工作井位于明挖与暗挖施工分界处，用于暗挖段的顶管、开挖和洞身施工之用，为本项目先行实施的工作。东侧工作井、西侧工作井互为接收、始发。东侧工作井基坑深度为31.46m，西侧工作井基坑深度29.25m；围护结构采用1.2m 厚地下连续墙，最深达52.4m，东侧工作井外围尺寸为27.9×15.1m，西侧工作井外围尺寸28.3×15.1m；地连墙外侧采用水泥高压旋喷桩加固。井内边开挖，边作各层水平支撑，开挖至井底施工底板，逐段施工井身复合墙身，逐段拆除水平支撑，至完成井身。暗挖段设计范围为YK2+390～YK+645，ZK2+397.148 ～ZK2+649.201， 采 用36 根 直 径φ1620mm 管幕均匀布置在隧道开挖轮廓周围，形成超前支护帷幕。奇数管幕在顶管完成之后采用微膨胀自密实混凝土进行填充，偶数管幕用于铺设冷冻管道，隧道开挖前使用冷冻技术形成“管幕+冻土”复合止水结构，分五层台阶开挖。

1.2 变形监测的仪器种类

监测仪器：水准仪2 台，测量机器人3 台、全站仪1 台、测斜仪2 台、频率计4 台、各类传感器若干等。

1.3 仪器安装

当月东工作井：布设第八道钢支撑轴力2 组。西工作井：布设第七道钢筋砼支撑埋设钢筋应变计2 组；第八道钢支撑轴力2 组。暗挖段：补设周围地表竖向位移测点41 点，地下管线49 组。

2 拱北隧道施工期变形监测的研究

2.1 东工作井的变形监测研究

当月在东工作井施工监测的过程中获得了关于结构状态、墙顶位移、坑外水位等数据信息，具体的施工内容及变形监测数据如下。

（1）结构状态。当月东工作井的结构状态：已开始顶管施工。周边动荷载主要有龙门吊车、脚手架。

（2）墙顶位移。当月观测到的墙顶竖向位移累计值在-8.7 ～-3.4mm 之间，平均-5.1mm。当月沉降基本呈隆起状态，总体趋势平稳。

（3）围护结构侧向位移。当月观测到靠暗挖段测斜 CX95累计位移最大值为-7.15mm，未超过警戒值，处于安全状态。

（4）坑外土体侧向位移。当月观测到的坑外土体侧向位移累计最大值已达-8.51mm，未出现超出警戒值的情况。

（5）围护周边孔隙水压力。当月观测到的围护周边孔隙水压力累计最大值已达52.3kPa，平均-2.2kPa，变化量较小。

（6）坑外水位。当月观测到的坑外水位的变化值在-330.8 ～342.1mm 之间，平均28.1mm，WS93 累计值已达-330.8mm，呈上升状态；WS94 累计值已达342.1mm，呈下降状态；WS95 累计值已达73mm，呈下降状态。

（7）围护结构侧向土压力。当月观测到的围护结构土压力累计值在-339.0 ～88.0kPa 之间，平均-19.1kPa，变化量不大。

（8）围护墙支撑轴力。第一道支撑，轴力增加1475.7kN，实测值为-18334.1kN；第二道支撑，没有出现明显变化，DZ24 支撑轴力当月增加64kN，已超设计值，但已趋于稳定；第三道支撑两根轴力，分别减小了409.9kN和增加了330.7kN，两根轴力分别为设计值的 90.3% 和106.7%，已超橙色预警值；第四道支撑两根轴力，分别减小了19.8kN 和增加了131.8kN，变化量较小；第五道支撑两根轴力，分别减小了385.8kN 和947.9kN，分别为设计值的107.8%和 91%，已达红色预警值；第六道支撑两根轴力，分别增加了1123.3 kN 和1421.4 kN，分别为设计值的178.6%和169.6%，已超红色预警值；第七道支撑四根轴力，稳定增加，分别为设计值的119%、122.9%、130.9%和137%；第八道支撑，没有出现明显变化。支撑轴力总体情况：基坑已开挖至底部，第一道至第五道支撑的轴力基本处于稳定状态，第七道支撑轴力稳定增加，第六道支撑轴力则略有下降，第八道支撑轴力变化不大。

（9）围护结构内力。当月观测到的围护结构内力，累计变化量在-339.0 ～88.0με 之间，平均-19.1με，变化量较小。

2.2 西工作井的变形监测研究

（1）结构状态。当月西工作井的结构状态：开始顶管施工。周边动荷载主要有：龙门吊车、脚手架、模板。

（2）墙顶位移。当月观测到的墙顶竖向位移在-34.9 ～-23.3mm 之间，平均-26.5mm。当月竖向位移变化平稳。

（3）围护结构侧向位移。当月观测到的围护结构侧向位移累计最大值已达-54.34mm，但位移速率较小。

（4）坑外土体侧向位移。当月观测到的坑外土体侧向位移累计最大值已达13.45mm，未出现超出警戒值的情况。

（5）围护周边孔隙水压力。当月观测到的围护周边孔隙水压力累计值在-84.8 ～-14.0kPa 之间，平均-37.8kPa，均变化较小。

（6）坑外水位。当月观测到的坑外水位的变化值在-679 ～310mm 之 间， 平 均-46.3mm，WS96 累 计 值 已 达-679mm，呈上升状态；WS97 累计值已达 230mm，呈下降状态；WS98 累计值已达310mm，呈下降状态。

（7）围护结构侧向土压力。当月观测到的围护结构土压力累计值在-25.1 ～-1.6kPa 之间，平均-12.8kPa，变化量较小。

（8）围护墙支撑轴力。西工作井已全部拆卸完毕。

（9）围护结构内力。当月观测到的围护结构内力累计值在-232..7με 和132.1με 之间，平均-17.6Με，变化量较小。

2.3 暗挖的变形监测分析

（1）结构状态。当月暗挖段的结构状态：8#管顶管施工。

（2）周边地表竖向位移。暗挖区地表竖向位移变化基本平稳。

（3）建筑物竖向位移。建筑物竖向位移累计最大隆起60.1mm，累计最大沉降68.3mm，当月建筑物竖向位移变化平稳，其中，本次顶管对拱北口岸风雨廊没有造成较大的影响，均发生较小变化，且无异常情况发生。

（4）建筑物水平位移。当月观测到的建筑物水平位移在 6.8 ～34.4mm 之间，平均19.5mm。

（5）孔隙水压力。当月观测到的孔隙水压力累计值在-58.1 ～3.3kPa 之间，平均-5.5kPa，均变化较小。

（6）坑外水位。当月观测到的坑外水位累计变化量在-718 ～348mm 之间，平均-83.8mm，变化速率较小。

（7）坑外土体深层侧向位移。当月观测到的坑外土体深层侧向位移累计位移最大值为16.48mm，向开挖方向位移，施工扰动较小。

（8）裂缝监测。当月监测基本无异常，其中拱北口岸广场东围墙 L-W09 累计变化值已增加至 6.24mm，拱北口岸广场西围墙 L-W05 累计变化值已增加至 3.96mm。

3 拱北隧道施工变形的监测结论

（1）当月东、西工作井开始顶管施工。

（2）东工作井围护结构侧向位移靠暗挖偏向开挖方向的累计最大位移已达-7.15mm。其余监测项目无明显变化。综合判断：东工作井处于稳定状态。

（3）西工作井围护结构侧向位移偏向开挖方向的累计最大位移已达-54.34m；其余监测项目没有明显的变化。综合判断：西工作井处于稳定状态。

（4）暗挖区坑外水位 WS02 的累计变化量已超设计值，但速率较小，继续关注；地下管线测点已有70%已超设计值10mm，其中 J1043、Y1010、Y1039、Y1112 及 Y1115 的最大累计沉降分别已达 51.7mm、55.1mm、44.2mm、34.2mm 及43.3mm，但近期变化平稳，继续关注。其余监测项目无明显的变化。

（5）8#管已成功在西工作井接收，期间监测数据无异常情况发生。

4 结语

综上所述，港珠澳大桥拱北隧道东西工作井和暗挖施工的过程中项目变形量整体平稳且波动较小，说明东西工作井和暗挖施工处于稳定的状态下。在变形监测下，港珠澳大桥拱北隧道的施工得到了很好的保证，充分的说明了施工变形监测的重要性和必要性。