地铁施工盾构推进段监测分析的重要性

地铁施工盾构推进段监测分析的重要性

易小洪

上海海洋地质勘察设计有限公司上海200120

摘要：地铁盾构掘进过程中环境及隧道监测，对控制盾构推进期间对周边环境影响及盾构本身施工安全具有重要意义。以某工程入场线盾构区间工程为例，通过环境勘察，按照国家技术规范，确定盾构监测方案，并结合工程现场对监测点跟踪测量和监测数据进行分析，寻找盾构推进过程中，周边环境及盾构隧道变形原因，施工采取对应的控制措施，有效避免发生安全事故，为盾构推进安全性提供及时有效依据。

关键词：盾构；250m曲率小半径上穿施工中盾构正线；穿越运营地铁高架；平行磁悬浮；穿越施工中盾构正线间；沉降；收敛

0.引言

当前，作为轨道交通重要组成部分的地铁已进入快速发展阶段，而盾构施工作为地铁施工的重要内容。现阶段，城市生活随着社会的发展越来越迅速，人流量在各国的每个区域甚至每个城镇急剧增加，影响着它的发展和经济。世界上最早的地铁于1863年在英国伦敦建成，其干线长度为6公里，由于当时电动机车尚未问世，机车牵引仍用蒸汽机车。尽管隧道里烟雾弥漫，但人们仍争着去坐，当年就运载乘客950多万人次。目前地铁运营的经验累计已规范化，管理与时俱进，作为速度与准时的交通代名词影响了现代人的生活。国家对城市建筑及设施的规划，地铁线路沿途会经过各种不同的环境，比如居民房屋、重要管线设施、城市干道、山川河流等，地铁盾构则成为车站间联络的重要施工工艺。环境及隧道的监测则成为盾构施工甚至是运营期间最直观的判断方法和法律依据。

盾构施工过程中周边环境是否安全、盾构本身是否变形存在危险源在城市轨道交通工程建设盾构推进期间尤为重要。盾构掘进过程中会引起沿轴线上方及左右侧地层损失，地层的损失将会引起地面建（构）筑物、地下管线及设施等环境的变形、变位。盾构工作面施压过大，上部土层将会隆起，过小将引起周侧土层沉降；盾构施工后，原有土体将受到扰动，土体应力进一步调整，土体发生沉降；管片背后注浆不及时，盾尾形成一定的空隙，盾构后侧土体沉降，这些都是潜在的危险源。当施工工艺不合适，将引起环境的较大变化，对周边环境而言，其差异沉降量也会发生，要谨防事故的发生。当周边发生差异变形时，可能会引起其自身结构的破坏，引起较大的经济损失。环境监测及盾构监测为施工方提供及时、可靠的用以评定施工对周边环境影响的监测数据和信息，对可能发生的安全隐患或事故及时、准确的预报，让参建各方有时间做出决策、避免重大事故的发生，对安全和质量事故做到防患于未然。

1.工程概况

本工程入场线段位于磁悬浮高架西面，盾构隧道边线距离磁悬浮高架立柱的最近距离约37米。由盾构井出发，向北推进，沿基本平行于磁悬浮高架的方向继续向北推进，侧穿环线高架（最小水平净距约8.56m），下穿?3600合流污水管（最小竖向净距约4.2m）后在600环处沿250米曲率半径的圆弧向西偏转，穿越Ф500天然气管线，穿越运营地铁高架（最小水平净距约1.96m），上穿2条施工中盾构正线隧道（竖向最小净距约2.23m）后平行进入车站接收井。

2.盾构监测方案

监测方案是明确监测目的和监测依据及熟悉工程概况的前提下，根据现场水文地质条件确定现场监测项目指标。包括基准点的确定、监测点的布设与保护、监测周期与频率、监测警戒值、应急预案等现场监测的具体内容。本工程盾构监测方案经过专家论证及修改后进行实施。监测等级的划分必须明确且按照规范要求实施：

2.3异常变形情况

盾构在推进前各项目范围内测点埋设完成及范围内初始值报验完毕，包括周边重大管线及设施直埋点稳定性、有效性验收完成。在盾构推进至50环位置，盾构机覆土埋深为向下缓慢延伸，在机尾后10环监测实时数据为上抬趋势，最大上抬7mm，达到报警警戒值。因综合以往盾构推进经验，机尾后监测数据应因土层扰动，盾构推进后为下沉趋势，后通过注浆，补偿地层损失，监测数据至平缓后趋于稳定。本次数据实属异常情况，且达到警戒值，现场综合周边环境各方面监测数据及盾构姿态问题，对其分析：盾构向下掘进过程中，盾构环片有传力作用，盾构机姿态及推进速度迅速调整，后续数据逐渐延缓至稳定。在推进至600环位置处，天然气管线位置不断有下沉趋势，最大变化量达到5mm，且连续几天数据较大，该管线为刚性管线，且对周边用户影响甚大，现场会议立即要求对其注浆，且严格控制注浆量，盾构姿态严格控制。后续经过3次注浆，监测频率曾调整为2小时一次，严密监控该位置区域数据变化趋势，保证了管线的安全。在推进至1005环位置，上穿正在推进的两条正线位置，竖向距离约为2.23m，综合周边环境，盾构沉降及收敛，以及两条正线本身隧道沉降及收敛，推进前监测单位牵头召开会议，考虑到有相互影响作用的问题，且该区域注浆及后续注浆问题，后续实施了每天2次碰头讨论会的要求，8家单位对监测数据现场进行分析及讨论，在推进过程中，严格控制变形，期间最大单次沉降为2mm，后续数据稳定，无异常突变情况。

2.4盾构推进变形原因及措施

盾构推进过程中对土体的扰动及水土流失导致推进范围内的土层失稳，导致了变形情况的发生，土层应力在调整过程中，注浆量偏多或过少，会引发土层及周边环境的不均衡变形，造成破坏。监测数据的分析尤为重要，它将引导盾构推进过程中所有的施工工艺转换、调整及后续补偿的实施。安全、质量和环境风险的控制及评估，整体质量水平的优劣等级会一一显现出来，信息化施工及规范管理、安全文明监测措施、应急预案必须经过严格审查及落实。

参考文献

[1]《地铁隧道工程盾构施工技术规范》（DGT/J08-2041-2008）；

[2]《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897-2006)；

[3]《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013)；

[4]《地基基础设计规范》(DGJ08-11-2010)；

[5]《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)；

[6]《工程测量规范》(GB50026-2007)；

[7]沪地铁（2008）249号《关于进一步加强对工程风险点地面环境监测工作》；

[8]《上海轨道交通测量、监测工作实施管理办法（2014）》（2号文）；