地铁施工地表沉降监测的重点方法与分析——鹅掌坦站~同德围站盾构区间

地铁施工地表沉降监测的重点方法与分析——鹅掌坦站~同德围站盾构区间

龙耿文吴文根吴文新

中水珠江规划勘测设计有限公司510611

摘要：由于地铁主要设施位于地面以下，使得地下施工成为地铁建设工程的主体。在地铁地下施工过程中，地面沉降、塌陷和开裂等问题时有发生，不仅造成城市环境破坏，也给地铁工程自身带来巨大安全隐患。本文主要以鹅掌坦站~同德围站盾构区间为案例，分析了地铁施工地表沉降监测的重点与方法，以供参考。

关键词：地铁施工；地表沉降；盾构；监测

引言：近年来，越来越多的城市进行地铁建设以解决交通拥堵问题。但由于工程地质条件的复杂多样以及施工中的各种不确定因素，地铁施工引起的地层损失不可避免，从而造成地表沉降。然而地铁多分布在建筑密集区，地铁施工过程中必须有效控制地表沉降以保证地表建筑物的正常使用，这也是地铁正常施工的前提。因此，对地铁施工地表沉降及其控制进行研究意义重大。

一、工程概况

本工程为广州市轨道交通八号线北延段施工4标段，施工内容为鹅掌坦站～同德围站区间，线路始自于鹅掌坦站，线路大体呈南北走向，出鹅掌坦站后沿西槎路敷设后到达同德围站，线路主要沿市政道路西槎路，两侧建（构）筑物密集。鹅同区间沿线主要为珠江三角洲冲洪积平原地貌，地形较为平坦。

本区间属于八北三个工程地质单元的Ⅱ单元，地面条件复杂，处于广从断裂以西、广三断裂以北的广花凹陷盆地。线路主要沿市政道路西槎路，两侧建（构）筑物密集，且主要为八/九层住宅楼。工程位于同德围老城区，周边建（构）筑物复杂繁多。

二、监测项目

根据本项目第三方监测合同工程量清单及《广州市轨道交通八号线北延段工程（文化公园～白云湖）施工图设计鹅掌坦站~同德围站区间隧道平纵断面设计图》要求，鹅同区间监测项目表如下

三、监测设备和监测方法

1、监测设备

下表为鹅同区间仪器监测精度要求表

2、监测方法

2.1地下管线沉降。地下管线沉降采用几何水准测量方法，使用水准仪进行观测。采用业主提供的城建高程系，建立水准测量监测网，参照Ⅱ等水准测量规范要求用水准仪引测。历次沉降变形监测是通过高程基准点间联测一条闭合或附合水准线路，由线路的工作点来测量各监测点的高程。管线沉降采用几何水准测量方法，按照国家二等水准测量规范要求进行测量，监测点按闭合水准路线后、前、前、后进行观测，水准观测按照下表技术要求执行。

下表为水准观测主要技术要求

2.2建（构）筑物沉降及倾斜。

（1）高程系建立：采用业主提供的城建高程系。

（2）观测技术要求：监测点观测及基准点稳定性检核均按《建筑物变形测量规程》（JGJ8-2007）中的二级水准测量技术要求进行。

（3）基准点稳定性检验：初始观测，将各基准点组网联测，联测次数不小于2次，取其高程平均值作为各基准点的初始高程值。以后观测时，先将沉降监测基准点组成水准基准网联测，检定基准网稳定性。建网初期每月进行1次检核，，三个月后每半年复测一次，并且根据工程需要，或者对变形监测结果发生怀疑时，随时检核控制网。

（4）沉降点监测：在各沉降点与监测基准点间布设水准观测的闭合、附合路线或结点网。初始观测时，观测次数不少于2次，取其高程平均值作为各监测点的初始值。在第一次观测时，宜用皮尺量测各测站前后视距，并做好标记，以便以后每次观测时测站位置相同。以后各次观测中应保持观测线路、测站位置、观测仪器、观测时间、观测人员的一致性，尽量保持固定，以减弱各次观测的系统性误差。

（5）数据处理：根据最小二乘原理对基准点检核网数据和监测点观测数据进行平差计算，求出各监测点的高程，并计算出各监测点的变化量及累计变化量。

四、监测分析及评述

产生地表沉降的基本原因是：盾构推进对前方土体产生挤压变形，盾构外壳与土层之间会形成剪切滑动面，剪切滑动面附近的土层内产生剪切应力，剪切应力引起了地表变形，因此引起了地层损失而造成了地表沉降。由于软土的天然含水量大，压缩性高、承载力低，在软土地层中进行盾构开挖所引起地表沉降相对较大。开挖后地表沉降相对较大，管片砌成后地表沉降稍有回弹或者平稳，开挖完成后趋于稳定。

建议施工单位结合实际情况：可采用土压平衡模式掘进，严格控制出土量（关注理论方量与实际出土方量比例是否吻合），确保土仓压力以稳定工作面；通过预先注浆和锚杆加固土体对控制地表沉降均有明显作用，建筑空隙的及时注浆，适当缩短浆液胶凝时间，保证同步注浆的质量及加强隧道内二次注浆，减少地层损失，通过严格控制同步注浆压力及注浆量来控制地表沉降量。选择合理的掘进参数、快速通过，将施工引起对地层影响减到最小；加强地表沉降监测和隧道的变形监测，一旦发现异常及时调整掘进参数和采取加固措施及巡视。

五、结束语

本项目部自鹅同区间开始盾构施工开始监测到全线贯通监测任务结束，在整个监测过程中发现，盾构施工过程中随着盾构掘进隧道正上方的监测点变形量首先反映出来，逐渐增大并达到报警值，离盾构掘进中心线较近的周边建筑物沉降数据也开始有下沉趋势，沉降速率较大的时间段主要集中在盾构掘进过程中，随着管片的拼装完成及隧道内的二次注浆，监测点沉降数据趋于稳定。根据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）5.5.5规定“建筑沉降是否进入稳定阶段，应由沉降量与时间关系曲线判定。当最后100d的沉降速率小于0．01～0．04mm／d时可认为已进入稳定阶段。”从2017年10月01日至2018年10月31日期间后100天内的监测数据分析，鹅同区间周边管线及周边建筑物虽有一定变形但变形速率均小于0.04mm/d，同时也远小于设计提供的沉降速率控制值。综上分析认为，鹅同区间盾构影响区域范围内的周边管线及周边建筑物变形已处于稳定状态。

参考文献：

[1]孙佳.盾构法施工在过江隧道中的风险及应对措施刍议[J].价值工程，2017，（13）：143-144.

[2]邓彬，顾小芳.浅谈深圳地铁2222标盾构法施工风险及质量控制措施[J].现代隧道技术，2016，49（2）：21-27.

[3]马灵.基于数据挖掘的隧道施工地表沉降规律研究[D].武汉：华中科技大学，2016