王記理
(中鐵十八局集團第四工程有限公司,天津 300350)
在隧道工程施工過程中,采用的施工方法主要有兩種,一種是鉆爆法施工,另一種是盾構法施工。盾構法隧道施工作為一個綜合性的施工技術,是把隧道中的定向掘進、運輸、襯砌等施工工藝進行結合后的施工方法。盾構法施工的優勢在于施工效率高、干擾因素少、安全系數高等優勢,并且機械化以及自動化水平高,是一種現代化的施工工藝,其主要應用于城市地鐵等工程中。由于盾構法在隧道施工過程中,測量環境復雜且干擾因素較多,測量精度很難得到保證,因此要保證盾構法在施工過程中的質量、速率及安全,提升測量精度控制是非常重要的。
天津地鐵5號線津塘路站~直沽站區間為雙單線隧道,區間自津塘路站,左右線上下重疊(右線在下,左線在上)沿紅星路敷設,側穿東風橋、城東供電公司大直沽變電站、河東體育中心基礎,左線逐漸下壓,右線逐漸上抬,且左右線逐步分開,經過渡段,最后平行進入直沽站。區間隧道右線起訖里程為DK20+607.300~DK21+312.480,全長705.18m;隧道左線起訖里程為DK20+607.300~DK21+312.480,長度 2.401m,區間全長707.581m。本段區間隧道全線敷設于地下,采用盾構法施工。
本區間線路左右線由上下重疊布置逐步過渡到平行布置,右線在左線下方。線路縱斷面上,本區間線路出津塘路站后,右線以25‰的坡度下坡、18.683‰的坡度上坡到達直沽站;左線以11‰、27.283‰的坡度下坡到達直沽站。區間結構頂部覆土厚度約6.05m~21m。區間隧道最小平面曲率半徑為800m,分別出現在230環和330環。
本區間盾構工程籌劃為:左右線均從津塘路站始發,直沽站結束,先掘進下側隧道,下側隧道全線貫通后,再掘進上側隧道。
首先,對津塘路站~直沽站區間施工情況進行監測,并分析施工中影響地表變形的各種因素,給后續施工質量和效率的提升提供參考條件。結合監測結果,預測地表沉降幾率,同時分析工程對周圍建筑帶來的影響,采取對應的防護措施。其次,結合工程實際狀況,評斷其是否滿足地面沉降控制要求,探究工程項目土質環境、地下水條件以及施工方式等,研究結果可以作為設計方案修改依據。通過監測指導后續施工工作的順利進行,減少不必要施工成本的投入。最后,通過施工監測保證施工的順利進行,降低由施工事故造成的經濟損失。
結合工程實際情況以及周圍環境,安排工程監測項目內容。首先,在周圍環境監測過程中,包含了周圍管線垂直度監測以及沉降量監測;周圍建筑物、橋梁工程垂直位移監測;周圍橋墩沉降量監測;周圍建筑物以及橋墩傾斜量的監測;周圍建筑以及橋梁裂縫監測。其次,在盾構管片施工過程中,包含了管片結構垂直位移監測以及管片結構凈空收斂變形監測。最后,現場巡視監測,涉及了盾構工程自身以及周圍環境監測、監測點完成程度等。
1.布設原則及工作量
結合規范標準,在建筑工程周圍以及外墻每隔13m的位置設定一個建筑垂直位移監測點,并且東風立交橋監測點設定在墩柱上,每一個墩柱對應的監測點為2個。盾構區間線路兩側每隔30m內包含了建(構)筑物沿,津塘路站~直沽站區間線路依次為大直沽西路變電站,一共設有30個監測點,測點具體埋設見圖1:
圖1 基準點標志埋設形式圖
2.周邊建筑物、橋梁裂縫監測
在裂縫監測過程中,涉及了裂縫形態、長度、寬度等內容。在進行工程監測過程中,需要在盾構區間上方和側穿位置找出裂縫位置并做出標記,實施裂縫監測,裂縫一般采用鋼卷尺測量的方式進行監測和存檔。選擇一些具備代表性的裂縫,在原有裂縫不斷增加或者存在新裂縫的情況下,需要結合實際情況及時添加新的監測點。每條裂縫監測點數量不得少于2個,并且布置在裂縫最寬位置處,觀察連線垂直裂縫情況,在裂縫周圍做好標記。
3.布設方法
根據建筑外墻以及四個角,分別在頂端、底端等位置做好標記,并將其當作監測點。橋墩柱上、下各貼一個反光片作為傾斜監測點。
1.布設原則及工作量
橫向布置過程中,在垂直于隧道軸線方向設定監測橫斷面,同時監測斷面之間的距離是48m,設定的盾構環片數量為32個。左右線重疊區域加密至24m,為16個盾構環片以左、右線軸線為中心,向兩側各延伸34m,按2.5m、3.5m、5m、6m、17m間距布設,每組剖面測點的編號為:DBC-i-1~DBC-i-11(i為相應隧道環號)。左右線不重疊部分測點的編號為:左線:DBC-Zi-1~DBC-Zi-11,右線:DBC-Yi-1~DBC-Yi-11(i為相應隧道環號)。在縱向布置過程中,根據盾構隧道軸線布設測點,距離設定為24m,為16個盾構環片。盾構始發、吊出段100m和盾構重疊段及穿越承壓水層范圍內監測點加密至12m,為8個盾構環片,其中,盾構始發段加固區范圍內間隔2個盾構環片。測點編號為:線路重合部分DBC-i,線路不重合部分左線DBC-Zi,右線DBC-Yi(i為相應隧道環號)。隧道主斷面測點分布見圖2。
2.布設方法
地面沉降點設置在地面硬化區域中,在測點位置鉆進一個直徑大于110mm、深度超出硬化層厚度,在孔內插入長1m的圓頭鋼筋至軟土層中,鋼筋頭低于地面5cm,并用細砂將鋼筋頭以下部位填實。在地面沉降點設定在泥土地面中,需要直接在地面中插入直徑為12mm的圓頭鋼筋,并超出凍土深度影響范疇,地面則需要采用保護措施,保證測點不會遭受損壞。
首先,針對監測點被損壞或者監測點工作異?,F象,則需要采用以下兩種方式進行處理:(1)如果測點在被測對象表面,應該重新設置監測點,如果不滿足工程要求的,則需要向相關部門說明情況并得到協助。(2)如果監測點在結構物中,則需廢除該監測點,且盡可能在被廢除監測點位置周邊設置相對應監測點進行補測。其次,對于首次測量超差現象,則需要進行重新監測,且監測次數不得少于3次。
圖2 隧道主斷面測點分布
在工程現場監測過程中,通過獲取原始數據,能夠防止離散現象的出現,假設沒有對其進行處理,將會影響最終的測量結果。因此,在工程現場獲取原始數據以后,需要對其加以綜合分析和處理。通過比較各種數據信息,能夠保證數據的真實性和精準性。根據位移變化情況進行評斷,可以將變形曲線劃分三個階段。首先,變形急劇增長階段——變形速度大于1mm/d時;其次,變形緩慢增長階段——變形速度1~0.2mm/d時;最后,基本穩定階段——變形速度小于0.2mm/d時。如果結合位移測量值或者最終位移值情況進行評斷,在盾構施工時,如果出現監測位移總量或單次監測結果超出某一臨界點,則預示著圍巖不平穩,需要做好加固處理。反之,假設量測位移總量或單次測量位移量接近臨界值范疇,則需要考慮重新做好支護工作,從而降低施工風險。
總而言之,本文通過對隧道工程情況的分析,提出工程監測和精度控制方式,并從始發臺定位、盾構機初始姿態測量等方面入手,實現對工程施工情況的監測和管理。綜合上述控制要點,將其運用到天津地鐵5號線津塘路站~直沽站區間為雙單線隧道工程中,獲得了理想的施工效果,有效提升了工程測量精度和水平。