长距离顶管施工现场监测与结果分析
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参 考 文 献 [1] [2] 余彬泉 ,陈传灿. 顶管施工技术 [M ]. 北京:人民交通 韩选江. 大型地下顶管施工技术原理及应用[M] . 北京: 出版社 , 2003 . 中国建筑工业出版社, 2008.
图一
地面监测沉降值
通过对桥墩监测数据分析可以看出： 1）顶管刀盘断面与桥桩相距 1D 时，桥桩出现隆 起，随着刀盘顶进隆起逐渐上升，到顶管通过所监测 桥桩范围时， 达到最大值。 顶管通过后 30 天沉降趋于 稳定。 2）最大沉隆起量为 3mm，且最大隆起量均发生 在第 15 次监测时， 主要是因为顶进时土质变硬， 顶进 速度加快，导致隆起增加。 3）顶管穿越桥墩时，严格控制顶进速度在 30~40mm/min 之 间 ， 顶 管 机 泥 水 仓 水 压 力 控 制 在 0.015Mpa（比正常压力高一点） ，同时通过桥墩基础 的管节压送触变泥浆，保证了高架桥的安全。
表2 岩土物理力学指标 土层 1 2-1 2-2 3-1 3-2 3-3 4-1 4-2 5-1 5-2 5-3 6 7 8 9 重度
( KN / m )
2
内摩擦角
粘聚力
变形模量 E0（Mpa)
( )
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C ( Kpa )
-2
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17.9 19 17.4 20 20.1 20.2 16.5 19.1 20 20.1 20.3 18.7 19.2 19.5 21
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
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-8
监测次数
面之前（约1D左右） 会使所观测的截面微量隆起，隆 起量为1～2mm。2）顶管开挖面通过观测截面后约2～ 3D范围时，该范围内地表迅速沉降，沉降量达最终沉 降量的50％～60％；3）在顶管通过以后，已开挖的截 面还会继续沉降，沉降量达最终沉降量40％以上，但 沉降速率明显降低；4）顶管纵向地表变形因地质条件 变化产生阶段性波动。在每个波动周期内可以看出， 沿顶管前进方向离开挖面越远地表变形越小，这是因 为离开挖面越远该区域土体受到的扰动越小。
3.0
cd134-1
2.5
沉降（mm）
作者简介 方梨梨，女，1985 年 7 月 2 日出生，硕士研究生，工 学硕士。通讯地址：广州增城市广汕公路三江路段广 东工业大学华立学院， 联系电话： 15920478573. email： fll1248@sina.com。
2.0
1.5
1.0 5 10 15 20 25 30 35
8 3 4 21 30 36 6 8 25 33 36 13 28 30 32
5 20 7 5 3 3 7 17 5 3 5 24 30 35 40 5 2 10 15 18 3 6 12 18 20 8 50 200 500
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2 施工段桥墩及路基变形监测 广州市西江引水工程十七标施工区 J5-J6 段， 需占 用隧Байду номын сангаас快速路有限公司已征用土地进行施工，同时由 于此工程紧挨华南路三期工程已施工完成的桥梁桩基 础、路基附近并下穿通过华南路三期工程，采用明挖 施工、顶管施工等工艺进行施工时对已建成路基、桥
表 1 各砂层的渗透系数建议值表 层号 ③-1 ③-2 ③-3 ⑤-1 ⑤-2 ⑤-3 渗透系数 k(cm/s) 5×10 2×10 5×10 5×10 3×10 6×10
-3
III。 根据场区勘探资料及现场标贯、室内物理力学性 质试验成果，同时参考附近工程经验，各岩、土层的 承载力特征值（fak）和和变形模量（E0）等建议如表 2。
监测次数
长距离顶管施工现场监测与结果分析
Monitoring and analysis of Long distance pipe jacking constrction
方梨梨 （广东工业大学华立学院，511325） (GuangDong University of Huali College,511325) 摘要：结合广州市西江引水工程长距离顶管穿越桥桩和路面的沉降观测结果，提出了 减少地面沉降的控制措施，对相关工程提供参考。 关键词：顶管施工；沉降观测 Abstract: Combining with guangzhou xijiang diversion long-distance pipe-jacking across the project the bridge pier and pavement, Putting forward to reduce the ground subsidence control measures, to provide reference for the related projects. Key words: Pipe jacking construction; Settlement observation
1 工程概况 广州市西江引水十七标段，场区地下水类型主要 为孔隙微承压水，主要赋存于第四系冲积砂层③及砂 层⑤中， 地下水高程一般在 2.80m～6.14m 之间， 在剥 蚀 残 丘 中 随 地 形 而 变 ， 最 高 水 位 达 17.02m, 埋 深 0.20～3.9m；水量较丰富，透水性较强。根据压岗泵 站钻孔的简易抽水试验结果，砂层③的渗透系数 k=2.88×10 cm/s～4.68×10 cm/s 之间，平均 3.78 ×10 cm/s，单位涌水量 q=1.8L/s×m,属强透水层。 砂层⑤的渗透系数参照佛山一环至广和大桥右岸段的 抽水试验结果 k=1.94×10 cm/s～4.19×10 cm/s 之 间， 平均 3.10×10 cm/s， 单位涌水量 q=0.55L/s×m， 属强透水层。各砂层的渗透系数建议如表 1。
3 监测工作周期及监测频率 1．管道开始顶入之前连续测两次，读数应无明显 差异，取平均值或取其中一次的测量值作为初始值。 2． 管道每顶进一次应观测一次， 每次观测应有3～ 5次稳定读数。 3．顶完后每隔半小时测一次，共测3次，接着再 每隔一小时测一次，共测2次，24小时测一次，48小时 时再测一次。如果数据还不稳定，应继续每天测一次 直到稳定为止，每次观测应有3～5次稳定读数。同时 在管道顶进到观测断面时加强观测。
2.2 桥墩沉降监测 J5-J6 段顶管施工于机场高速立交桥边 20m， 从其 中管道右侧最为靠近， 管道外侧距离桥基础桩只有 1m 左右。且高架桥基础桩入土深度约 10m，高架桥桥面 的高度超过 15m，因此桥的桩基础抵抗水平侧移的阻 力小，桥抗倾覆的稳定性差，对基础及地层变形非常 敏感，桥基础小量位移将影响高架桥。故施工加强监 测，控制桥墩沉降意义重大。测点编号为 CD134-1、 CD134-2、 CD134-3 、 CD134-4、 CD135-1、 CD135-2、
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L8
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d45
沉降（mm)
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监测次数
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图二
桥桩 图二 桥桩监测沉降值
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沉降（mm）
5 结论 通过对现场实测数据的整理分析，得出顶管施工 引起地表变形的横向截面变形分布和纵向地表变形分 布规律。并得出四点结论：1）顶管开挖面在接近观测
表 5 顶管监测点位说明 序号 1 2 监测项目 桥墩沉降 地面沉降 数量 10 66 测点构成 埋设 埋设
4 监测结果分析 通过对地面的监测数据可以看出： 1）顶管开挖面在接近观测点之前（约 1D 左右） 会使所观测的点微量沉降，沉降量为 3～4mm。 2） 在顶管开挖面通过观测截面后约 2~3D 范围时， 该范围内地表迅速沉降，沉降量达最终沉降量的 50％～60％。 3）在顶管通过以后，已开挖的截面还会继续沉降，沉 降量达最终沉降量 40％以上，但沉降速率明显降低， 30 天后沉降趋于稳定。
D45 、D46 、D47、 D48。
表 4 各次监测的顶管施工工况 监测次数 1 5 6 10 15 19 22 26 29 33 顶进距离（m） 0 4.6 9.5 27.5 69.5 105.5 159.5 213.5 249.5 315.5 监测时间 2009.8.26 2009.11.06 2009.11.07 2009.11.11 2009.11.16 2009.11.20 2009.11.26 2009.12.04 2009.12.10 2009.12.18
根据钻孔揭露，本工程范围内土层自上而下分为 10 个工程地质层，分别为：1)杂填土层；2)（粉质） 黏土、淤泥质土层；3)砂层；4)（粉质）黏土、 （淤泥） 质土；5)中粗砂砾层；6)粉质黏土、黏土层；7)残积 土层；8)全风化带 V；9)强风化带 IV；10)弱风化带
梁有一定的影响，为确保桥梁、道路安全，避免发生 过大沉降影响现有桥梁、道路的行车安全，依据《工 程测量规范》 （GB 50026-2007） ； 《建筑变形测量规范》 (JGJ 8-2007)； 《工程监测管理办法》 （广州华隧快速路 有限公司）对该段施工中线两边约 20 米范围内的桥 墩、路面进行沉降监测。 本项目监测主要采用水准测量方法进行。根据桥 梁走向，在每个桥墩的纵向和横向上，桥墩 2 边分别 布设桥墩倾斜监测点，每个桥墩布设 4 点；选其中一 点作为桥墩沉降监测点； 路面监测段在路两边每隔 10 米布设一点。监测点安装采用现场用冲击钻钻孔，孔 经冲洗干净后，用水泥浇筑钢质标志。 2.1 路基沉降监测 本文主要以 J5 顶管为监测对象，监测其施工过 程中地面变形。监测顶管施工过程中引起的地面沉降 或隆起，分析地面变形随时间的变化规律、地面变形 的分布范围、地面变形的大小，并推算土体工后沉降 的大小及其分布情况。从而用来判定周围建筑物的安 全情况。测点布置在顶管轴线穿越的道路两侧，编号 为 L1～L66。
表 3 各次监测的顶管施工工况 监测次数 1 19 20 21 22 26 29 33 36 39 40 41 监测时间 2009.8.26 2009.11.20 2009.11.22 2009.11.24 2009.11.26 2009.12.04 2009.12.10 2009.12.18 2009.12.24 2010.12.30 2010.01.04 2010.1.10 顶进距离 0 105.5 123.5 135.5 153.5 213.5 249.5 315.5 357.7 392.5 401 401
图一
地面监测沉降值
通过对桥墩监测数据分析可以看出： 1）顶管刀盘断面与桥桩相距 1D 时，桥桩出现隆 起，随着刀盘顶进隆起逐渐上升，到顶管通过所监测 桥桩范围时， 达到最大值。 顶管通过后 30 天沉降趋于 稳定。 2）最大沉隆起量为 3mm，且最大隆起量均发生 在第 15 次监测时， 主要是因为顶进时土质变硬， 顶进 速度加快，导致隆起增加。 3）顶管穿越桥墩时，严格控制顶进速度在 30~40mm/min 之 间 ， 顶 管 机 泥 水 仓 水 压 力 控 制 在 0.015Mpa（比正常压力高一点） ，同时通过桥墩基础 的管节压送触变泥浆，保证了高架桥的安全。
表2 岩土物理力学指标 土层 1 2-1 2-2 3-1 3-2 3-3 4-1 4-2 5-1 5-2 5-3 6 7 8 9 重度
( KN / m )
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内摩擦角
粘聚力
变形模量 E0（Mpa)
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C ( Kpa )
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17.9 19 17.4 20 20.1 20.2 16.5 19.1 20 20.1 20.3 18.7 19.2 19.5 21
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
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监测次数
面之前（约1D左右） 会使所观测的截面微量隆起，隆 起量为1～2mm。2）顶管开挖面通过观测截面后约2～ 3D范围时，该范围内地表迅速沉降，沉降量达最终沉 降量的50％～60％；3）在顶管通过以后，已开挖的截 面还会继续沉降，沉降量达最终沉降量40％以上，但 沉降速率明显降低；4）顶管纵向地表变形因地质条件 变化产生阶段性波动。在每个波动周期内可以看出， 沿顶管前进方向离开挖面越远地表变形越小，这是因 为离开挖面越远该区域土体受到的扰动越小。
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cd134-1
2.5
沉降（mm）
作者简介 方梨梨，女，1985 年 7 月 2 日出生，硕士研究生，工 学硕士。通讯地址：广州增城市广汕公路三江路段广 东工业大学华立学院， 联系电话： 15920478573. email： fll1248@sina.com。
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1.0 5 10 15 20 25 30 35
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5 20 7 5 3 3 7 17 5 3 5 24 30 35 40 5 2 10 15 18 3 6 12 18 20 8 50 200 500
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2 施工段桥墩及路基变形监测 广州市西江引水工程十七标施工区 J5-J6 段， 需占 用隧Байду номын сангаас快速路有限公司已征用土地进行施工，同时由 于此工程紧挨华南路三期工程已施工完成的桥梁桩基 础、路基附近并下穿通过华南路三期工程，采用明挖 施工、顶管施工等工艺进行施工时对已建成路基、桥
表 1 各砂层的渗透系数建议值表 层号 ③-1 ③-2 ③-3 ⑤-1 ⑤-2 ⑤-3 渗透系数 k(cm/s) 5×10 2×10 5×10 5×10 3×10 6×10
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III。 根据场区勘探资料及现场标贯、室内物理力学性 质试验成果，同时参考附近工程经验，各岩、土层的 承载力特征值（fak）和和变形模量（E0）等建议如表 2。
监测次数
长距离顶管施工现场监测与结果分析
Monitoring and analysis of Long distance pipe jacking constrction
方梨梨 （广东工业大学华立学院，511325） (GuangDong University of Huali College,511325) 摘要：结合广州市西江引水工程长距离顶管穿越桥桩和路面的沉降观测结果，提出了 减少地面沉降的控制措施，对相关工程提供参考。 关键词：顶管施工；沉降观测 Abstract: Combining with guangzhou xijiang diversion long-distance pipe-jacking across the project the bridge pier and pavement, Putting forward to reduce the ground subsidence control measures, to provide reference for the related projects. Key words: Pipe jacking construction; Settlement observation
1 工程概况 广州市西江引水十七标段，场区地下水类型主要 为孔隙微承压水，主要赋存于第四系冲积砂层③及砂 层⑤中， 地下水高程一般在 2.80m～6.14m 之间， 在剥 蚀 残 丘 中 随 地 形 而 变 ， 最 高 水 位 达 17.02m, 埋 深 0.20～3.9m；水量较丰富，透水性较强。根据压岗泵 站钻孔的简易抽水试验结果，砂层③的渗透系数 k=2.88×10 cm/s～4.68×10 cm/s 之间，平均 3.78 ×10 cm/s，单位涌水量 q=1.8L/s×m,属强透水层。 砂层⑤的渗透系数参照佛山一环至广和大桥右岸段的 抽水试验结果 k=1.94×10 cm/s～4.19×10 cm/s 之 间， 平均 3.10×10 cm/s， 单位涌水量 q=0.55L/s×m， 属强透水层。各砂层的渗透系数建议如表 1。
3 监测工作周期及监测频率 1．管道开始顶入之前连续测两次，读数应无明显 差异，取平均值或取其中一次的测量值作为初始值。 2． 管道每顶进一次应观测一次， 每次观测应有3～ 5次稳定读数。 3．顶完后每隔半小时测一次，共测3次，接着再 每隔一小时测一次，共测2次，24小时测一次，48小时 时再测一次。如果数据还不稳定，应继续每天测一次 直到稳定为止，每次观测应有3～5次稳定读数。同时 在管道顶进到观测断面时加强观测。
2.2 桥墩沉降监测 J5-J6 段顶管施工于机场高速立交桥边 20m， 从其 中管道右侧最为靠近， 管道外侧距离桥基础桩只有 1m 左右。且高架桥基础桩入土深度约 10m，高架桥桥面 的高度超过 15m，因此桥的桩基础抵抗水平侧移的阻 力小，桥抗倾覆的稳定性差，对基础及地层变形非常 敏感，桥基础小量位移将影响高架桥。故施工加强监 测，控制桥墩沉降意义重大。测点编号为 CD134-1、 CD134-2、 CD134-3 、 CD134-4、 CD135-1、 CD135-2、
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L8
-2
1.0
d45
沉降（mm)
-4
0.5
沉降（mm）
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
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监测次数
-1.0 5 10 15 20 25 30 35
监测次数
2
L16
图二
桥桩 图二 桥桩监测沉降值
0
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沉降（mm）
5 结论 通过对现场实测数据的整理分析，得出顶管施工 引起地表变形的横向截面变形分布和纵向地表变形分 布规律。并得出四点结论：1）顶管开挖面在接近观测
表 5 顶管监测点位说明 序号 1 2 监测项目 桥墩沉降 地面沉降 数量 10 66 测点构成 埋设 埋设
4 监测结果分析 通过对地面的监测数据可以看出： 1）顶管开挖面在接近观测点之前（约 1D 左右） 会使所观测的点微量沉降，沉降量为 3～4mm。 2） 在顶管开挖面通过观测截面后约 2~3D 范围时， 该范围内地表迅速沉降，沉降量达最终沉降量的 50％～60％。 3）在顶管通过以后，已开挖的截面还会继续沉降，沉 降量达最终沉降量 40％以上，但沉降速率明显降低， 30 天后沉降趋于稳定。
D45 、D46 、D47、 D48。
表 4 各次监测的顶管施工工况 监测次数 1 5 6 10 15 19 22 26 29 33 顶进距离（m） 0 4.6 9.5 27.5 69.5 105.5 159.5 213.5 249.5 315.5 监测时间 2009.8.26 2009.11.06 2009.11.07 2009.11.11 2009.11.16 2009.11.20 2009.11.26 2009.12.04 2009.12.10 2009.12.18
根据钻孔揭露，本工程范围内土层自上而下分为 10 个工程地质层，分别为：1)杂填土层；2)（粉质） 黏土、淤泥质土层；3)砂层；4)（粉质）黏土、 （淤泥） 质土；5)中粗砂砾层；6)粉质黏土、黏土层；7)残积 土层；8)全风化带 V；9)强风化带 IV；10)弱风化带
梁有一定的影响，为确保桥梁、道路安全，避免发生 过大沉降影响现有桥梁、道路的行车安全，依据《工 程测量规范》 （GB 50026-2007） ； 《建筑变形测量规范》 (JGJ 8-2007)； 《工程监测管理办法》 （广州华隧快速路 有限公司）对该段施工中线两边约 20 米范围内的桥 墩、路面进行沉降监测。 本项目监测主要采用水准测量方法进行。根据桥 梁走向，在每个桥墩的纵向和横向上，桥墩 2 边分别 布设桥墩倾斜监测点，每个桥墩布设 4 点；选其中一 点作为桥墩沉降监测点； 路面监测段在路两边每隔 10 米布设一点。监测点安装采用现场用冲击钻钻孔，孔 经冲洗干净后，用水泥浇筑钢质标志。 2.1 路基沉降监测 本文主要以 J5 顶管为监测对象，监测其施工过 程中地面变形。监测顶管施工过程中引起的地面沉降 或隆起，分析地面变形随时间的变化规律、地面变形 的分布范围、地面变形的大小，并推算土体工后沉降 的大小及其分布情况。从而用来判定周围建筑物的安 全情况。测点布置在顶管轴线穿越的道路两侧，编号 为 L1～L66。
表 3 各次监测的顶管施工工况 监测次数 1 19 20 21 22 26 29 33 36 39 40 41 监测时间 2009.8.26 2009.11.20 2009.11.22 2009.11.24 2009.11.26 2009.12.04 2009.12.10 2009.12.18 2009.12.24 2010.12.30 2010.01.04 2010.1.10 顶进距离 0 105.5 123.5 135.5 153.5 213.5 249.5 315.5 357.7 392.5 401 401