对盾构隧道施工中监控量测的研究

对盾构隧道施工中监控量测的研究

摘要:随着我国建筑工程建设的蓬勃发展，隧道工程也日益增多。由于隧道工程施工影响因素复杂，施工环境恶劣等特点，因此其工程安全管理尤为重要。本文对盾构隧道施工中监控量测技术的应用进行了研究，文章从影响隧道施工的土体介质、隧道变形、地表建筑物等多个方面的分析出发，进而详细论述对这些方面进行监测的方法，希望对同类项目有所借鉴。

关键词:盾构隧道，监控量测，数据分析

Abstract: with the construction project construction of booming development, tunnel project are increasing. Due to the tunnel engineering construction complex factors, construction environment characteristics such as bad, so the project safety management are particularly important. In this paper, the shield tunnel construction monitor measuring technology’s application in the research, this article from the influence of the tunnel construction soil medium, the deformation, surface buildings, and other aspects of the analysis of, and detailed discussion on these aspects of the monitoring method, hope be reference for similar projects.

Keywords: shield tunnel, monitoring measurement, data analysis

1、前言

在隧道施工中，实施监控量测可以预测在施工过程中对地层的不同扰动程度，地层中的应力扰动区延伸及扩散，有可能引起地表、附近重要或高大建筑物产生沉降、隆起或倾斜，根据地表监测成果及时反馈信息指导和控制施工。

盾构掘进施工会扰动土体，反映到地面可能会引起引起地面建筑物开裂、沉降、隆起等状况。为了及时准确地掌握盾构工程施工时周边环境和建筑物的沉降、变形以及保证周边环境的安全，及时发现可能存在的危险并采用相应措施，必须在施工中要对监控量测加以重视。

2、盾构隧道施工监测

2.1监测控制标准

在信息化程度越来越高的施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，从而判断其稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。根据实践经验及《隧道喷锚构筑法技术规则》(TBJ108-92)的Ⅲ级管理制度对监测管理方式如下表1所示。

表1：监测管理表

管理等级管理位移施工状态

ⅢU0 Un 2/3 应采取加强支护等措施

表中：U0--实测位移值Un--允许位移值

Un的取值，也就是监测控制标准。笔者结合以往类似工程经验、有关规范规定及招标文件“通用技术条件”的要求，认为可作以下控制基准见表2。

表2：监测控制标准表

序号监测项目控制标准来源

1 地表及建筑物沉降30mm 招标文件及

相应规范

2 建筑物倾斜钢筋砼结构3.0‰

砖木结构 3.5‰

根据上述监测管理基准,可选择监测频率：一般在Ⅲ级管理阶段监测频率可适当放大一些；在Ⅱ级管理阶段则应注意加密监测次数；在Ⅰ级管理阶则应密切关注,加强监测，监测频率可达到1～2次/天或更多。

2.2监测的内容

2.2.1土体介质的监测

(1)地表沉降

地表沉降量是在沉降测量区域埋设地表桩，采取常规的水准测量方法。地表桩设置沿盾构隧道的轴线每隔2~5m设一测点，适当布置几排横向地表桩，测量盾构施工引起的横向沉降槽的变化。

(2)土体沉降和位移

监测盾构施工引起的深层土体的沉降和位移量可了解土层被扰动的范围和影响程度，土体沉降量采用分层沉降仪，土体深层位移采用测斜仪，两者可共用一个测孔和测管。

(3)土体应力和孔隙水压力

盾构掘进对土体的挤压作用破坏了土体结构，使土中应力和孔隙水压力增大，对土应力和孔隙水压力的量测，能了解盾构的施工性能，对土层的扰动程度及预测固结沉降量，量测数据的反馈后，可即使调整施工参数，减少对土层的扰动，土应力和孔隙水压力量测元件的埋设采取钻孔埋设法，测点埋设在隧道外围。

2.2.2隧道变形监测

(1)隧道沉降及水平位移监测

为了准确地监测到隧道的位置变形情况，比较先进的测量方式一般采用自动跟踪全站仪与多个反射棱镜布设，对已成型的管片环进行自动、定时的监测，并通过电缆传送至计算机系统，实现沉降量和水平位移的同步采集和分析。

(2)隧道断面收敛监测

采用收敛计进行隧道收敛监测，及时做出时间—收敛值及开挖面距离—位移散点图，对各量测断面内的测线进行回归分析，并用收敛量测结果判断隧道的稳定性。如果收敛值过大，应对周围岩体或土体进行加固处理；改变开挖方法或修改掘进参数。

(3)管片应力测量

量测的目的在于研究复杂工作条件下的地压问题，检验设计、积累资料和指导施工。主要量测方法为钢弦式传感器，沿衬砌环断面表面布设。

2.2.3地表建筑物的监测

(1)建筑物的沉降观测

通常情况下观测点布置在建筑物沉重构件或基础的角点上，长边上可适当加密测点。基点数量根据需要埋设，基点要牢固可靠（见图1）。测点可以用钢筋、铆钉或红漆进行标定在建筑物外墙或者基础。观测的重点应该放在沉降的速率，即随时间沉降加大的速度要有明显的反映。当速率变化过大，应当及时预警，尽快撤离疏散人员。

图1：基点埋设示意图图2：建筑物沉降倾斜测点示意图

(2)建筑物的倾斜观测

建筑物倾斜量值是判断建筑物是否安全的基本控制量，主要用经纬仪或全站