城市过江隧道沉降监测分析

城市过江隧道沉降监测分析

王鹏

上海崇恺实业有限公司 上海 201206

摘要：城市过江隧道在建设过程中极易发生沉降问题，阻碍项目施工正常进行。本文结合工程项目开展实际情况，对城市过江隧道沉降监测的具体实施方案进行分析，进一步明确了监测工作的重点与难点，并提出一些有价值的建议，以期增强沉降监测效果，仅供参考。

关键词：过江隧道；沉降监测；项目施工

前言：多变性与不可预见性是隧道地质最为突出的特性，而沉降监测作为隧道监控量测工作的重要内容，可对项目整个施工中围岩形态进行动态监测，以此保证项目顺利开展。因此，分析城市过江隧道沉降监测重点与难点，对提升施工方案设计科学性具有十分重要的现实意义。

1工程概况

横琴第三通道新建工程连接珠海市南湾城区和横琴新区，南起横琴中路，北至南湾大道，全长约为2.8千米，其中的隧道工程采用双管单层盾构法施工方案，长度约1.08km，隧道外径14.5m，包含盾构、工作井、匝道、风塔、雨污水管道等。依据相关规范与规定，确定沉降监测范围与保护等级，最大限度减小施工对周边环境与建筑的影响，将不良地质区、围护结构搭接处作为加强监测重点，以此保证施工顺利进行。

2城市过江隧道沉降监测的具体实施

2.1点位的布设与保护

2.1.1基准点的布设

工程中隧道沉降监测涉及的垂直位移监测点众多，需采用统一的基础点来保证监测方法的有效实施。基准点的布设应满足以下几项条件：一，布设在盾构施工外较稳定的地方，与施工用高程控制点联测。二，严格按照规范的二级水准测量执行基准网观测。三，将稳固高程基准点作为垂直位移变形监测基准网，与水准网联测。监测控制网布设涉及到二级水准测量主要技术参照下表。

表1 二级水准观测限差（mm，n为测站数）

2.1.2监测点的布设

监测点的布设包括：一，常规监测点布设。主要是对过江隧道施工过程中基坑的变形情况进行监测，采用点法对电塔主体进行监测，并对埋设完的测点进行标号。采用全站仪在常规段相应位置放样，隧道轴线的断面沉降监测点与地面沉降监测点布置在地表隧道轴线上，每断面布设6点，分别距轴线3m、3m、6m，隧道轴线上的用来观测地面受到盾构施工的影响，垂直隧道轴线的用来观测施工的影响范围。二，重点部位监测点。该点位监测到的数据用于观测江底变形数据、测绘设计线路区域江底地形高程，以此及时调整盾构施工相关参数，并计算出泥水切口水压设定值，进而保证工程顺利进行^[1]。

2.1.3监测点的保护

在进行过江隧道沉降监测过程中，要想降低作业不可维修性，需要对测斜管、传感元件的埋设安装工作进行合理规划，并做好一系列保护工作，以此保证监测数据的完整性与连续性。首先，完成埋设工作后，在设计图纸上明确标出监测点点号；其次，注重监测点位日常巡视工作，尽量在较短时间内完成点位的替换与修补；最后，加强与盾构施工单位的沟通，配合做好监测点位保护工作，通过培训、宣导等方式，让施工人员充分认识到沉降监测的重要性，以此保证工程项目顺利完工。

2.2监测方法

2.2.1垂直位移监测

垂直位移监测使用标称精度为±0.3mm/km DNA03 高精度数字水准仪，具体监测步骤如下：

第一，根据基坑周边建筑物监测点分布情况，采用分级方式布设水准路线控制网，包括首级控制网、二级水准控制网，仪器每次安装的位置应作出明显标记，确保成附合路线或闭合路线均与二级精度要求相符。

第二，采用闭合水准路线观测水准控制点，若采用附合水准路线，则必须进行往返测。

第三，支撑立柱沉降点、周围建筑物沉降点的观测，主要根据控制点高程数据进行。采用支点观测时，站数不得超过2站，并要进行两次观测，以此保证数据的完整性。

第四，严格按照各项限差与规范要求控制观测数据，按照二级水准测量规范要求，对闭合或附合水准线路进行沉降变形监测。注意，在监测工程前期应进行两次监测点高程数值的测定，监测点前后两侧高程差值为本次垂直位移。

2.2.2水平位移监测

导线测量法、极坐标法、前方交会法、小角度法、后方交会法等是水平位移监测常用到的监测方法，其中，工作基点稳定性检查主要运用后方交会法导线测量法或是前方交会法；变形监测点监测运用小角度法、极坐标法。一般情况下，采用标称精度1mm+1.5ppm的仪器进行监测，然后进行数据改正、平差计算、生成变形过程线图、变形速率。以采用小角度法观测基坑水平位移变形点为例，利用全站仪精确监测出观测点与置镜点间的角度，按照以下公式计算偏离值

^[2]。

公式中各字母代表的含义如下图所示。

图 1 观测点实现与置镜点的偏离角度

2.2.3水城江底变形监测

水城江底变形监测步骤如下：

第一，采用二等水准方法对GPS架设点的高程进行精密测量，同时做好各种测量设备的安装与调试工作，以此保证各沉降监测仪器处于良好的工作状态。

第二，检查起算点仪器接收卫星状态、信号质量、卫星颗数等，同时调试好测深系统、GPS 系统，以此保证监测观测数据的精准性。

第三，监测测线必须根据确定的监测范围进行布设，同时保证两次监测有足够的重叠对比区域，若沉降监测中仪器出现故障，需要重新施测，以此从根本上了解江底底隆陷变形速率，进而保证城市过江隧道施工顺利开展、完工。

第四，完成沉降监测工作之后，由专门人员将外业数据交到内业人员手中，并对监测过程中出现的仪器故障问题进行分析，进而保证外业数据的完整性与真实性。

2.3监测频率

监测频率的确定需要严格按照相关规范设计与规范要求，当盾构施工掘进面小于20米时，应每日对盾构地表垂直位移、周边地下管线垂直位移监测两次；当掘进面小于50米时，一天监测一次盾构初衬环垂直位移与收敛变形，盾构地表、周边地下管线垂直位移则每两天监测一次；当掘进面超过50米后，盾构地表、周边地下管线垂直位移以及盾构初衬环垂直位移、收敛变形均每周进行一次。盾构侧向土体深层位移、江底隆陷的监测频率全程不变。在监测过程中，若数据达到报警值、变化量大、支护结构开裂、基坑底部出现流沙等，应适当提高监测频率，以此保证过江隧道盾构施工顺利进行，避免产生较大的沉降量。

2.4监测数据的处理

城市过江隧道沉降监测数据，应经过现场微机数据处理系统检查无误后，运用专用软件生成相应的报表，并在当天将监测结果提交给监理单位、业主、总包。现场沉降监测工程师则应结合累计数据找出当天数据的变化规律，一旦监测结果超出报警值，就要与其他工作部门协调配合，及时采取解决措施，进而保证隧道施工顺利完工。

3加强城市过江隧道沉降监测分析成效的建议

3.1完善监测应急预案

在工程项目通过地段沿线布置沉降与水平位移监测点，在施工进行连续监测，以此为施工参数及时调整与优化提供科学依据。为避免沉降监测过程中出现突发情况，应切实完善监测应急预案，以此有序实施连续监测。首先，完善组织机构，落实岗位责任制。根据工程实际进展情况与出现的应急情况，充分发挥出各组织间的联动作用，在第一时间将应急情况上报给指挥部，由指挥部协调并带头实施抢险工作。其次，针对围护渗漏、管线变形、地面开裂、监测数据持续报警等特殊情况，有必要结合地下结构施工的多样性，全面考虑盾构施工对基坑周边道路、市政管线、建筑物等的影响，切实加强安全监测与巡视来保证监测点数据的及时获取。最后，建立规范的沉降监测工作程序，保证每一阶段数据信息的监测与获取工作的完整性与真实性，并及时向业主、监理、设计等单位提供相应的监测数据与信息，通过综合分析避免突发情况的出现^[3]。

3.2加强施工项目管理

盾构施工作为城市过江隧道施工作业的主要方式，有必要加强沉降监测从业人员的综合素质，积极利用模拟推进参数的积累，科学调整盾构施工参数，并且监测人员能够根据地面荷载情况、地面隆陷值，对设定值进行精细计算，确保盾构能够低速推进，以此将沉降量控制在最小范围之内，满足设计的沉降要求。例如，根据过江隧道盾构施工产生的地面沉降情况，对注浆量进行有效分析，并结合监测数据，对后期施工参数进行调整，以此将沉降控制在合理范围之内。此外，还应加强抢险小组成员综合业务能力，应急指挥部要具备统一、合理调配自动化监测仪器和技术过硬的操作人员、高精度测量人员等，并确保应急指挥小组有充足的人力资源来满足抢险工作需求。同时，建立健全各部门之间的交流沟通机制。

结论：综上所述，沉降监测是降低城市过江隧道病害发生率最有效的手段，在工作实际开展过程中，监测人员应合理布设基准点与监测点，灵活运用水平位移、垂直位移、水城江底变形监测方法，以此保证监测数据处理的科学完整性。同时，切实完善监测应急预案、加强施工项目管理，以此保证过江隧道长久稳定运营。

参考文献：

[1]刘治富.地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施[J].智能城市,2021,7(02):149-150.

[2]王裘财,阚京秋.过江通道隧道病害分析及科学养护[J].交通世界,2020(35):117-118.

[3]李涛,仇文革,程云建,等.基于全息变形监测的隧道支护评估体系研究[J].地下空间与工程学报,2020,16(02):583-590.