土木工程畢業(yè)論文-淺談廣州地鐵2號線(xiàn)鷺中區間隧道施工監測

摘　要：介紹地鐵區間隧道施工監測的設計與施工管理等。
　　關(guān)鍵詞：地鐵；區間隧道；施工監測；施工管理
　　1、工程概況
　　廣州地鐵二號線(xiàn)首期工程始于海珠區琶洲，止于白云區江夏，線(xiàn)路全長(cháng)23. 21km .二號線(xiàn)鷺江站至中山大學(xué)站區間隧道， 分為左、右兩支單線(xiàn)隧道，左線(xiàn)ZCK6 + 539. 5～ ZCK8 + 057. 05 ， 全長(cháng)1523. 055m ， 右線(xiàn)YCK6 + 539. 05～ YCK8 + 0. 57. 05 ， 全長(cháng)1517. 55m .該區間隧道上覆地層為人工雜填土、沖積層、殘積層和風(fēng)化巖層，覆蓋層厚度為9. 4～19. 5m .洞身大部分位于強風(fēng)化的粉砂巖層，屬于Ⅱ 、Ⅲ 類(lèi)圍巖。該區間隧道部分區段全斷面采用鉆爆法開(kāi)挖，其它區段隧道的上半部分采用人工開(kāi)挖，下半部分采用鉆爆法開(kāi)挖。該區間沿新港中路由東向西至新港西路， 為廣州市主要干道，車(chē)流量大。地面道路兩側高大建筑物林立，地下管網(wǎng)密布。暗挖施工中做到無(wú)坍塌及涌水、涌砂事故，并有效地控制地面沉降，沿線(xiàn)管網(wǎng)線(xiàn)路做到不斷裂、不滲漏，保證地面交通和各種活動(dòng)的正常進(jìn)行。因而在施工中如何加強圍巖量測、獲取支護結構的受力狀態(tài)和環(huán)境信息，以便及時(shí)調整施工參數，為安全施工服務(wù)，就顯得尤為突出和重要。
　　2、施工監測設計
　　2. 1 監測根據該工程的特征，在施工中對以下項目進(jìn)行了監測：① 圍巖及支護狀態(tài)的觀(guān)察描述； ② 地表沉降； ③ 隧道拱頂沉降； ④ 隧道收斂監測； ⑤ 格柵受力狀況監測； ⑥ 近地建筑物傾斜監測； ⑦ 爆破振動(dòng)監測； ⑧ 孔隙水壓力監測； ⑨ 支護土壓力監測； ⑩ 土體垂直位移監測；  土體水平位移監測。
　　2. 2 量測斷面與測點(diǎn)布置
　　2. 2. 1 圍巖及支護狀態(tài)的觀(guān)察描述每開(kāi)挖、支護循環(huán)作業(yè)，均需對掌子面工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及支護厚度與質(zhì)量進(jìn)行觀(guān)察、記錄和描述。
　　2. 2. 2 地表沉降各施工豎井井口周邊、施工橫通道和正線(xiàn)隧道每10m 設置一個(gè)量測斷面。豎井井口地面沉降測點(diǎn)在矩形井四角及各邊中點(diǎn)各設一個(gè)。橫通道每一地表沉降量測斷面設7 個(gè)測點(diǎn)，共26 個(gè)量測斷面、182 個(gè)測點(diǎn)。區間正線(xiàn)隧道每一地表沉降量測斷面設11 個(gè)測點(diǎn)，共151 個(gè)量測斷面、1661 個(gè)測點(diǎn)。
　　2. 2. 3 隧道拱頂沉降監測各施工橫通道和左右線(xiàn)正線(xiàn)隧道每隔10m 設置一個(gè)監測斷面，并與地表沉降監測斷面重合。每一個(gè)監測斷面在隧道拱頂設置一個(gè)監測點(diǎn)，共177 個(gè)量測斷面，177 個(gè)監測點(diǎn)。
　　2. 2. 4 隧道凈空收斂量測量測斷面布置同拱頂沉降量測，并與拱頂量測斷面重合。每一個(gè)量測斷面布置2 對測線(xiàn)，分別布置在拱腳以上0. 5m 和墻中處，共177 個(gè)量測斷面，708 個(gè)收斂埋設點(diǎn)。
　　2. 2. 5 格柵鋼架受力狀況監測分別在1# ～3# 施工橫通道和左、右線(xiàn)Ⅱ 、Ⅲ 及Ⅳ 類(lèi)圍巖各選擇一個(gè)量測斷面，共9 個(gè)量測斷面。對每一量測斷面，分別在拱頂、拱部300 、600 和900 、墻腰和墻腳及仰拱各設一個(gè)測點(diǎn)，每一量測斷面設12 個(gè)測點(diǎn)，共108 個(gè)測點(diǎn)。
　　2. 2. 6 孔隙水壓力監測量測斷面選擇與支護土體壓力監測相同，共9 個(gè)量測斷面。對每一量測斷面，分別在拱頂、墻中和仰拱各設一個(gè)測點(diǎn)，每一量測斷面設4 個(gè)測點(diǎn)，共36 個(gè)測點(diǎn)。
　　2. 2. 7 土體垂直位移監測土體垂直位移監測斷面選擇與支護土體壓力監測同斷面， 共9 個(gè)量測斷面。對每一個(gè)量測斷面均在坑道拱頂設置一個(gè)孔內多點(diǎn)位移計，孔內每隔1. 0m 設測點(diǎn)一個(gè)，共用110 個(gè)孔內沉降磁環(huán)。
　　2. 2. 8 土體水平位移監測土體水平位移監測斷面選則與土體垂直位移量測同斷面， 共9 個(gè)量測斷面。這樣，支護結構土壓力、孔隙水壓力、支護結構應力、土體垂直位移和水平位移監測點(diǎn)均設在同一斷面上。對每一個(gè)量測斷面分別在開(kāi)挖輪廓外側0. 5m 處各設一個(gè)土體水平位移測孔，孔內每隔1. 0m 深設測點(diǎn)一個(gè)。
　　2. 2. 9 近地建筑物傾斜監測根據實(shí)際地面建筑物，特別是高大建筑物、舊巷民宅等，距區間左右線(xiàn)隧道外緣25m 以?xún)葧r(shí)，每棟建筑物觀(guān)測點(diǎn)的數量≥6 個(gè)，觀(guān)測標志點(diǎn)設在地墻（柱） 或基礎上。
　　2. 2. 10 爆破振動(dòng)監測地面建筑物選擇和測點(diǎn)布置與近地建筑物傾斜監測相同。
　　2. 3 量測和頻率
　　2. 3. 1 　圍巖及支護狀態(tài)的觀(guān)察描述采用地質(zhì)羅盤(pán)、皮尺等儀器工具進(jìn)行觀(guān)察描述，每開(kāi)挖、支護循環(huán)觀(guān)察一次，直至模筑砼后結束。
　　2. 3. 2 地面沉降采用蔡司（德國產(chǎn)） -004 精密水準儀和銦鋼尺等精密水準測量方式。測點(diǎn)用 16～  20 鋼筋頭長(cháng)25～30cm ，端頭磨圓。對已硬化地面用沖擊鉆鉆孔，水泥砂漿錨固，端頭露出地面0. 5 ～0. 8cm ；對未硬化地面，用挖孔、水泥砂漿錨固，端頭露出地面0. 8～2. 0cm.監測頻率：在開(kāi)挖面距量測端面前1 倍洞徑與埋深之和開(kāi)始量測；在開(kāi)挖面通過(guò)量測斷面1 倍洞徑與埋深之和范圍內，每開(kāi)挖循環(huán)或1 天1 次，5 倍洞徑范圍內每2 天1 次，5 倍洞徑范圍外每周1 次，直至變形穩定或全部施工完成。
　　2. 3. 3 拱頂下沉和凈空收斂監測拱頂下沉采用蔡司-004 精密水準儀和倒掛鋼尺形式的精密水準測量方式。帶測球的測桿預埋在隧道初期支護內。隧道凈空收斂量測采用J SS30/ 15A 收斂計量測，帶測球的測桿預埋在隧道初期支護內。
　　監測頻率：測點(diǎn)斷面噴射砼支護后開(kāi)始第一次量測；2 倍洞徑范圍內每開(kāi)挖循環(huán)或每天1 次，5 倍洞徑范圍內每2 天1 次，5 倍洞徑范圍外每周1 次，直至變形穩定或模筑砼后。

　　2. 3. 4 鋼架受力、孔隙水壓和土體壓力監測鋼架應力量測，對型鋼鋼架采用在鋼架上、下翼緣粘貼電阻應變量測元件和YJ-5 型電阻應變儀進(jìn)行量測。對格柵鋼架采用焊接J XG-1 型鋼弦式鋼筋計和SINC052 型頻率儀進(jìn)行量測。
　　孔隙水壓量測采用D KY-51 型孔隙水壓力儀進(jìn)行量測。土體壓力監測采用GD Y-2 型鋼弦式土壓盒和頻率儀進(jìn)行監測。監測頻率：在各量測元件埋設后進(jìn)行第一次量測，以后量測頻率同凈空收斂量測。上述各項監測可視變化情況，適當加密監測。
　　2. 3. 5 土體垂直位移和水平位移監測土體垂直位移監測采用鉆孔直徑100mm ，采用DW -3A 型鋼弦式雙線(xiàn)圈連續激振型多點(diǎn)位移計和頻率接收儀監測地中垂直位移。
　　土體水平位移也稱(chēng)地中水平位移監測，通過(guò)地面鉆孔，用BC -5型傾斜儀量測鉆孔各測點(diǎn)的傾斜度方式來(lái)量測。
　　因土中垂直位移和水平位移監測可從地面鉆孔監測，因而如同地面沉降監測一樣，在開(kāi)挖面距量測斷面前1 倍洞徑與埋深之和前開(kāi)始量測。量測頻率同地表沉降監測。
　　2. 3. 6 近地表建筑物傾斜監測和爆破震動(dòng)監測建筑物傾斜監測通過(guò)在待測建筑物地墻（或柱） 或基礎上設置標志點(diǎn)，通過(guò)精密水準儀、銦鋼尺等精密水準測量方式進(jìn)行監測。近地表建筑物爆破震動(dòng)監測通過(guò)在待測建筑物上粘貼CD -1型磁式速度（或加速度） 傳感器和測震儀進(jìn)行監測。
　　爆破震動(dòng)監測，在開(kāi)挖面距量測點(diǎn)5 倍洞徑和埋深之和，到開(kāi)挖面通過(guò)測點(diǎn)5 倍洞徑和埋深之和后這段范圍，每開(kāi)挖爆破時(shí)監測。
　　2. 4 地鐵區間隧道施工中的信息反饋基本判斷準則監控量測的控制標準：①地表下沉量不允許> 30mm ；②地表沉降槽曲線(xiàn)最大坡度≤1/ 300 ；③初期支護結構相對水平收斂值≤15～30mm ；④初期支護結構趨于基本穩定。施工中出現下列情況之一時(shí)，立即停工，采取措施進(jìn)行處理：①初期支護結構噴射砼出現裂縫，且不斷；②開(kāi)挖一個(gè)月后洞內水平位移不能收斂，實(shí)測位移達到危險狀態(tài)的70 % ；③位移時(shí)間曲線(xiàn)出現反彎突變的急劇增長(cháng)現象。
　　2. 5 監測數據處理
　�、賹�圍巖及支護狀態(tài)觀(guān)測，詳細記錄洞內各項作業(yè)、時(shí)間與進(jìn)尺，描繪每一開(kāi)挖斷面的工程地質(zhì)斷面和水文地質(zhì)斷面，記錄描述支護厚度、質(zhì)量等情況。每周繪制工程地質(zhì)和水文地質(zhì)縱向剖面圖。
　�、趯Χ磧茸冃魏椭ёo格柵應力，記錄填寫(xiě)日變化量和累計量的日報表，繪制累計變化量與時(shí)間、累計變化量與進(jìn)尺關(guān)系散點(diǎn)圖，按下述函數關(guān)系：
　　σ= A1g（1 + T）
　　σ= A1ge -B/Tσ= T/ （A + B T）
　　σ= A（e -B/T -eB/T）
　　σ= AT2 + B T + C式中：—變形值或應力值； T  量測時(shí)間或開(kāi)挖進(jìn)尺； A、B 、C  回歸常數。分別對各變形值和應力值進(jìn)行回歸，根據回歸曲線(xiàn)的擬合好壞程度，即選擇相關(guān)系數或方差最小的函數為該量測數據的回歸擬合曲線(xiàn)，并求得回歸趨勢，對洞室穩定和支護狀態(tài)進(jìn)行預測和判斷。
　�、蹖τ诘乇沓两涤^(guān)測，除對各斷面最大沉降點(diǎn)進(jìn)行如同洞內變形觀(guān)測點(diǎn)一樣繪制沉降與時(shí)間、沉降與進(jìn)尺關(guān)系散點(diǎn)和回歸分析外，尚需繪制各量測斷面各測點(diǎn)的沉降關(guān)系即沉降槽曲線(xiàn)，繪制最大沉降點(diǎn)沿隧道縱向的沉降關(guān)系曲線(xiàn)。
　�、軐�孔隙水壓力和結構振動(dòng)測試，記錄填寫(xiě)日報表，繪制量測值與開(kāi)挖進(jìn)尺的關(guān)系曲線(xiàn)。
　　3、施工監測管理
　�。�1） 工程施工前，根據現場(chǎng)的實(shí)際情況（尤其危房建筑） 及工程的施工進(jìn)度，編制詳細的監測實(shí)施作業(yè)計劃及其相應的保證措施。納入施工生產(chǎn)計劃中的一項重要，同時(shí)報請監理工程師和業(yè)主批準。
　�。�2） 成立專(zhuān)門(mén)的監測小組，保證監測人員有確定的時(shí)間、空間和相應的監測工具，確保監測成果及時(shí)準確。
　�。�3） 施工監測緊密結合施工步驟，測出每一施工步驟時(shí)的變形，同時(shí)出各測點(diǎn)的累計變形。
　�。�4） 監測人員及時(shí)整理分析監測數據，繪制各種變形和時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)，預測變形發(fā)展趨向，及時(shí)向總工程師、監理和業(yè)主匯報，若發(fā)現異常情況，隨時(shí)與監理、業(yè)主聯(lián)系，采取有效措施，做好預防。同時(shí)根據監測結果及時(shí)調整施工步驟及采取相應的技術(shù)措施，確保施工及周?chē)�環(huán)境的安全。
　　4 、施工體會(huì )
　�。�1） 地鐵區間隧道施工監測是一項繁瑣而細致的工作，施工能否在安全的前提下順利進(jìn)行，施工監測起到了很重要的作用。
　�。�2）我國城市地鐵方興未艾，從的前途和命運出發(fā)，我們要下大力氣培養一批過(guò)得硬的地鐵施工隊伍，同時(shí)加強隧道施工監測專(zhuān)業(yè)人員的培養，使本企業(yè)在城市地鐵施工的領(lǐng)域里能夠大有作為。

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