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浅埋暗挖法施工地铁区间隧道监控量测的实施
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内容提示：地铁施工引起的地表沉陷对地表的影响程度及控制方法，是地铁建设者十分关注的问题。文章详细介绍了在地铁工程施工中监控量测目的、内容及方法，为今后地铁工程施工中监控量测提供了参考。
摘 要：地铁施工引起的地表沉陷对地表的影响程度及控制方法，是地铁建设者十分关注的问题。文章详细介绍了在地铁工程施工中监控量测目的、内容及方法，为今后地铁工程施工中监控量测提供了参考。（参考《建筑中文网》）
关键词：监控量测 地表沉降 基点 拱顶变形
地下工程施工是在地层内部进行，施工不可避免扰动地层，引起的地层变形会导致地表建筑和既有的管线设施破坏。因此，地铁隧道施工要考虑对城市环境的影响。隧道施工引起的地层变形，特别是在地面建筑设施密集、交通繁忙、地下水丰富的城市中进行地铁隧道施工，对于地铁开挖过程引起地层的力学响应在时间和空间上的规律，不同施工方法的不同力学响应可以通过施工监测实现，并及时预测地层变形的发展，反馈施工，控制地下工程施工对环境的影响程度。
1 量测目的
施工监测在施工中有着极其重要的作用。其监测的目的包括：
（1）保证施工安全。浅埋暗挖法施工的地铁区间隧道会不同程度地对周边环境产生一定的影响，因此，通过及时、准确的现场监测结果判断地铁隧道结构的安全及周边环境的安全，并及时反馈施工，调整设计、施工参数，减小结构及周边环境的变形，保证工程安全。
（2）预测施工引起的地表变形。根据地表变形的发展趋势决定是否采取保护措施，并为确定经济、合理的保护措施提供依据。
（3）控制各项监测指标。根据已有的经验及规范要求，检查施工中的各项环境控制指标是否超过允许范围，并在发生环境事故时提供仲裁依据。
（4）验证支护结构设计，指导施工。地下结构设计中采用的设计原理与现场实测的结构受力、变形情况往往有一定的差异，因此，施工中及时的监测信息反馈对于设计方案的完善和修正有很大的帮助。
（5）总结工程经验，提高设计、施工技术水平。地下工程施工中结构及周边环境的受力、变形资料对于设计、施工总结经验有很大帮助。
2 量测项目
监控量测可分为必测项目和选测项目两类。监测的主要范围是：区间结构物中线外缘两侧30m范围内的地下、地面建（构）筑物管线、地面及道路。各项观测数据相互验证，确保监测结果的可靠性，为合理确定各项施工参数提供依据，达到反馈指导施工的目的，真正做到信息化施工。
（1）必测项目应包括下列项目：①洞内外观察；②水平相对净空变化量测；③浅埋地段地表下沉量测；④拱顶相对下沉量测。
（2）选测项目应包括下列项目：①围岩内部变形量测；②锚杆轴力量测；③围岩压力量测；④支护、衬砌应力量测；⑤钢架内力及所承受的荷载量测；⑥围岩弹性波速度测试。
3 监测方法
3.1 地表沉降
地铁区间浅埋暗挖法施工隧道开挖后，地层中的应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映隧道开挖过程中围岩变形的全过程。尤其是对于城市地下工程，若在其附近地表有建筑物时就必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制，保证施工安全。
（1）基点埋设。首先，基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域内；其次，应埋设至少两个基点，以便基点互相校核；基点的埋设要牢固可靠，采用标准地表桩，必须将其埋入原状土，并做好井圈和井盖。在坚硬的道面上埋设地表桩，应凿出道面和路基，将地表桩埋入原状土，或钻孔打入1米以上的螺纹钢筋做地表观测桩，并同时打入保护钢管套（如图1所示）。基点应和附近水准点联测取得原始高程，基点应埋设在视野开阔的地方，以利于观测。
（2）测点布置与埋设。区间地面及道路沉降测点分别布置在两条隧道中线上，测点间距10m，并相隔每100m左右设一个主观观测断面。沉降测点的埋设时先用冲击钻在地表钻孔，然后放入沉降测点，测点采用Ф20mm～30mm，长200mm～300mm半圆头钢筋制成。测点四周用水泥砂浆填实，并在地表做保护井，如图2所示。
（3）沉降值计算。地表监测基点为标准水准点(高程已知)，监测时通过测得各测点与水准点（基点）的高程差△H ，可得到各监测点的标准高程△ht ，然后与上次测得高程进行比较，差值△h即为该测点的沉降值。即：
3.2 建筑物的沉降
在施工过程中，通过对周围建筑物的变形监测，随时了解施工对周围建筑物的影响程度及影响范围，便于及早发现问题、解决问题，将变形控制在建筑物安全警界值内，保证周围建筑物的安全。
基点的埋设与地表下沉测量方法的埋设相同，埋设时先在建筑物的基础或墙上钻孔，然后将预埋件放入，孔与测点四周空隙用水泥砂浆填实。测点基本布设在被测建筑物的角点上，测点的埋设高度应方便观测，同时测点应采取保护措施，避免在施工和使用期间受到破坏，每幢建筑物上一般布置4个观测点，特别重要的建筑物布置6个～8个测点（测点的布置参照图3所示）。沉降值的计算与地表的沉降计算相同。
3.3 建筑物的开裂
建筑物的沉降和倾斜必然导致结构构件的应力调整而产生裂缝，裂缝开展状况的监测通常作为开挖影响程度的重要依据之一。采用直接观测的方法，将裂缝进行编号并划出测读位置，通过裂缝观测仪进行裂缝宽度测读。由于裂缝数量和位置无法估计，监测数量和位置也无法确定，应根据施工及监测情况确定，在建筑物出现较大变形的同时密切关注是否有裂缝的产生，并跟踪观测。
3.4 隧道拱顶变形
监测暗挖施工时隧道初期支护结构拱顶变形状况，分析数据、总结规律，以便施工顺利、安全进行。
沿区间隧道纵向间距10m埋设一个拱顶沉降测点，材料选用Φ22螺纹钢，埋设或焊接在拱顶，外露长度5cm，外露部分应打磨光滑, 以减少与尺面接触不均匀的误差，用红油漆标记统一编号。监测点布设见图4：
3.5 隧道收敛变形
隧道净空收敛监测是隧道施工中一项必不可少的监测内容。由于地下工程自身固有的错综复杂性和变异性质，传统的设计方法仅凭力学分析和强度验算难以全面、适时地反映出各种情况下支护系统的受力变化情况。围岩应力及环境条件发生变化，周边围岩及支护随之产生位移，该位移是围岩和支护力学行为变化最直接的综合反映 因此，隧道围岩位移观测具有十分重要的作用。
4 小结
（1）地铁工程施工难度较大，对于本工程而言区间在城市道路下方推进、对管线及周边楼房等重要建（构）筑物右一定影响。因此，须有针对性地对监测重点进行及时观测，及时反馈，同步甚至超前指导施工，起到施工监测与施工的互动，并预测施工对环境的影响。
（2）施工监测是地铁施工的眼睛，在整个工程中举足轻重，施工安全极为重要。应当在施工、监测过程中汲取其他标段的经验，避免不必要的施工盲点。
（3）施工过程中根据施工现场揭露的地层条件，及前期监测的资料进行理论计算也是施工监测过程中的一项有效措施，实测资料和理论计算分析共同指导施工，提升施工质量。
（4）施工监测是施工中必不可少的工序，充分发挥其作用对于施工进度、质量有很大帮助，同时能收到极大的社会、经济效益。因此，施工监测单位不仅仅是提供数据的简单工作，而是在掌握第一手监测资料后结合监测工程师对施工情况和数据的分析，指导后期施工，调整施工工艺参数的过程。
参考文献
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[2] 邱志明，周晓勤等 . 城市轨道交通系统规划与建设 . 北京：北京交通大学出版社, 2006
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[5] 吴荣樵 . 隧洞的各种施工方法和新奥法[J] . 隧道译丛, 1991, (10)
[6] 刘启琛，邵根大 . 北京地铁建设中采用的浅埋暗挖法[J] . 铁道建筑，1998，(12)
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200806/9003.htm
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