地铁施工沉降监测现状分析

地铁施工沉降监测现状分析

发表时间：2015-01-06T09:31:21.733Z 来源：《防护工程》2014年第10期供稿作者：杨万精[导读] 地铁施工的基本原则是无水作业，隧道或基坑开挖时都需要保证地下水位在开挖面以下0.5m 以上，施工前首先要降水施工。杨万精西安市建设工程质量安全监督站西安 710061 [摘要]本文以各市地铁施工为背景，以地铁施工的沉降监测为切入点，指出当前在地铁施工时沉降观测的实施现状，旨在为拓宽沉降监测首段、优化沉降监测工艺、提升沉降观测水平提供参考。地铁参建方应重视沉降观测、为做好信息化施工奠定坚实的基础。

[关键词]地铁；地表沉降；地层沉降

0 引言近年来，随着国家基础设施的不断完善，越来越多的城市开始修建地铁来缓解日趋严重的交通压力，地铁施工具有难度大、技术要求高、不确定风险因素多等特点。随着我市轨道交通工程建设规模的不断扩大，城市建设空间也进一步缩小，隧道穿越砂层、杂填土、河流等恶劣地质的可能性已不可避免，同时会出现建设线路下穿既有隧道等高风险施工，如何有效避免地铁施工引起的安全事故一直是相关人员较为关注的问题。就目前现状而言，在做好事前风险源辨识的基础上更多的是采用事中控制的手段，沉降监测便是其有效的手段。地铁施工因其多处于城市繁华地段，周边建筑为众多，地下各种管线错综复杂，一旦因地铁施工而造成沉降事故发生，将很可能造成周边建筑物开裂、倾斜，地下各种管线断裂等事故，这不仅影响周边居民的正常生活，也会影响工程进度，随之带来的各种经济损失也不可小视。

可以看出，事故的多发性和事故后果的严重性，使沉降事故成为地铁施工中的重大风险因素，地铁参建各方都非常重视地铁施工时的沉降监测。沉降观测的主要目的是在地铁施工引起的沉降范围内通过布置测点采集变形数据，时时分析周边监测物的可靠性，避免超过沉降预警值，也为施工工艺的优化提供可靠的数据参考。

1 沉降原因分析1.1 土层自身固结沉降天然土体一般是由矿物颗粒构成骨架体，孔隙水和气体填充在孔隙骨架中。地铁施工的基本原则是无水作业，隧道或基坑开挖时都需要保证地下水位在开挖面以下0.5m 以上，施工前首先要降水施工。

降水施工的过程中孔隙水的流失会带走部分细颗粒，土体孔隙骨架结构空洞较多，在地面荷载作用下土体会进行固结沉降。

1.2 施工引起的地层损失地铁施工时，开挖土体与支护作用有个时间差，周围土体因空间效应会往开挖面挤压，周围土体在弥补地层损失中发生地层移动，对于埋深较浅的地层，因土层不能形成自稳的“承载拱”而表现出地面沉降。

2 地铁施工监测内容地铁施工监测项目按照相关标准分为两类，一类是必测项目，一类是选测项目。别项目主要是为了保证地铁施工时周边环境和自身围岩稳定以及施工安全，同时反映设计、施工状态而必须进行的监测项目。选测项目是为了满足地铁设计与特殊要求进行的监测项目。地铁施工中，必测项目主要是：洞内观察、拱顶下沉、净空收敛、地表沉降、建筑物沉降、管线沉降等；选测项目一般包括：围岩压力、钢架应力、混凝土内力、二次衬砌内力、隧底隆起等。地铁施工监测项目的选取并不是一成不变的，针对不同的施工方案、不同的断面形式、不同的环境条件进行选取。

3 沉降监测现状分析3.1 沉降点布置受限地铁埋深一般在15m 左右，隧道开挖直径标准断面约7m，双线净距按5m 考虑，根据相关研究表明，土体的倾斜角按45°计算，则整个地铁施工引起的沉降影响横断面范围超过50m。地铁走向沿主干道时，由于车流量大、通行要求高等现实约束，很难做到在横断面全数布置监测点，监测频率也处处受限，更多的是确保拱顶上方处的地表沉降而忽视了远影响区的沉降点变化。对于部分次干道，路面宽度较窄且两边临街建筑物较大，地铁开挖影响范围覆盖整个路面宽度，部分测点因周边建筑物而难以布置，造成地表沉降无法观测，职能将测点布置在建筑物上对建筑物的沉降进行观测。

3.2 地层沉降观测难以实现由于地铁施工引起的地层位移不仅仅是对地表建筑物的影响，还会影响地表以下结构物的使用。城市地下管线众多，特别是天然气管、电缆、带压管道等可允许不均匀变形值很小，在施工时稍不留意便会造成断裂，其造成的危害程度难以预估。从这个角度来讲，分析地表以下不同深度的地层沉降规律其重要性不言而喻。与其重要性不相匹配的是，现有的研究成果对地层沉降的规律认识还相当模糊，相关的实测资料也是极其有限，这主要是由于实测过程需要大量的资金支持且地层沉降变形复杂多变所致。在实际施工中，很难运用高科技手段对地层沉降进行监测。

3.3 管线直接监测缺失地铁施工时首先应对施工区域内的各种管线进行迁移，但部分管线由于迁移难度大、所处位置特殊等客观因素影响，很难做到所有管线均可移除至施工区域外，在实际工程中往往需要对影响范围内的管线进行沉降监测。一般的要求是，条件允许的情况下,在管线接头位置埋设沉降监测点，时时监控管线的沉降值，特别是对于部分刚性接头管道，两侧差异沉降允许值更是谨小慎微。在实际实施中，部分管线埋置土层较深，在管线表面埋置测点极其困难，如果盲目的从地表打入监测点极有可能破坏管线，其危险性较大，很难实现。受此影响，目前多采用监测管线周边土体的沉降或管线上方的地表沉降来间接反映管线沉降。此方法可以说在很大程度上解决了管线监测点难于布置的问题，但值得注意的是，地表沉降监测因路面上方动荷载较大，而且土体开挖后其变形是由下向上传递，不同埋深位置的土层沉降值均有显著的不同，很多城市在修建地铁时都出现过地表沉降值尚未达到预警值而地下管线去断裂的事故。

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