浅埋暗挖监测数据分析.pdf

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1、研 与设 计 浅埋、大跨、暗挖地下通道监控量测数据分析 孙明磊，刘志春，朱永全(石家庄铁道学院土木工程分院，河北 石家庄0 5 0 0 4 3)摘 要：长春站南北广场地下通道，横穿多条既有轨道及地下管线，主要穿越可软塑粉质粘土地层，该地层 压缩性高、强度低，洞室开挖后围岩自稳能力差，施工范围内地下水位高。施工中采用了长大管棚辅以小导管 加固技术等综合施工措施，并进行了严密的施工监控量测，确保了施工和地面建筑物安全。关键词：隧道；浅埋；大跨；暗挖；监控量测 中图分类号：U4 5 6 3 文献标识码：A 文章编号：1 6 7 2 3 9 5 3(2 0 0 4)0 4 0 0 3 0 0 5 1

2、工程概况 长春站南北广场地下通道南起辽宁路，北至长 春货站，为连接既有南广场和拟建北广场的地下人 行通道，由主通道和南北 出入厅段组成，全长 2 7 4 m。其 中 主 通 道 里 程 D K0+0 6 3 2 7 9 D K0+2 1 8 6 7 9，长 1 5 5 4 m，横向正交穿越长春站站场，共 穿越 1 2股客运轨道、2 股货运轨道、部分驼峰线，4 座旅客站台、4条地下邮政通道，以及多条地下管 线。新建暗挖隧道埋深仅为 5 m，开挖宽度为 1 6 2 m，最大开挖高度 7 3 m。地下通道主要穿越可软 塑粉质粘土地层，其中粉质粘土层具有压缩性高、强 度低，洞室开挖后围岩自稳能力差等特

3、点。地下通道 施工范围内，地下水位较高，最高处 为地面 以下 2 1 7 m，开挖前必须作降水处理，但因含水地层渗 透系数小，又受周边环境条件影响，降水井布设受 限，降水效果不易控制。由于通道开挖断面较大，地层稳定性较差，施工 开挖及降水对地层的扰动范围大，引起的地表沉降 将十分显著。另外，地下通道施工过程中受到列车荷 载作用，列车冲击荷载引起的路基顶面附加应力超 过 7 0 k P a，施工引起的地表沉降不易控制。为保证 施工期间站内列车运营安全和原有地面、地中结构 物的正常使用，控制地表沉降，在施工过程中进行了 严格的监控量测。收稿 日期：2 0 0 4 0 4 0 5 作者简介：孙明 磊

4、(1 9 7 8)，男，硕 士研 究生 2 施工方案(1)在降水施工中，因含水层渗透系数小，以及 受环境影响，降水井布置为不等间距管井形式，暗挖 段共布置 2 8 眼井，井深 1 8 2 0 m，孔径,o 6 0 0 m m，横向间距 2 1 r n，纵向间距 8 1 4 m。(2)结合工程的结构特点和车站站台、既有轨道 的分布情况，采用长大管棚，辅以小导管超前预支 护技术。管棚采用j2 1 0 8 mm无缝钢管，壁厚 8 m m，为避免管棚工作室处于轨道下方，管棚区段按不等 长划分，最长达 3 7 m，管棚外插角为 1 2。，搭接长 度 3 0 m，布置在拱部范围内，环向间距 3 m。(3)

5、采取了地面轨道加固、加强通道施工监测、分期整道、洞内外协调等措施保证列车运营安全。3 监控量测项 目及测点布置 本着施工监测可靠、多层次、重点监测关键区、方便实用、经济合理的原则，针对长春站前地下通道 工程穿越车站站场的实际情况，为确保地下通道施 工不影响车站轨道正常运营、站台正常工作，保护地 下管线安全，确定了如下的主要量测项 目：(1)地表沉降量测每 5 1 5 m设一个断面，每 断面 1 1 1 5 个测点。在 4 个邮政通道南北两侧设 2 个监测断面，在雨棚立柱处设地表沉降测点，如图 1 所示。国 防 交 通 工 程 与 技 术_ 团 2 0 0 4 第 4 期 维普资讯 http:/

6、 T九 与 设 计?一 卜 n n?；：O I 6 1 斟 !孳 o I i I O 6 驼 f：；：扎 挂 一卜；_ 一 ：。地 表 测 点 。邮 政 通 道 测 点 a雨 棚 立 柱 测 点 曰 站 台 目 邮 政 通 道 _一地下通道中心线 一 轨道轴线 一地表量测断面 图 1 地表 沉降测点布 置平面图(2)拱顶下沉及净空收敛测点每 5 1 5 m设一 在轨道区共布置 9 个主测横断面(每个断面 1 5 个量测断面，每个量测断面设 3 个拱顶下沉测点，3 个测点)，在站台区布置 8个主测横断面(每个断面 条净空收敛测线，如图 2 所示。1 1 个测点)，从而可得出相应地表沉降横向曲线。

7、根 拱项下沉测点 图 2拱顶下沉 与净空收敛 测点布置 图(3)未做仰拱段通道底部隆起测点，每 5 1 0 m 一个断面，每断面 1 3 个测点。(4)地表设水位监测孔若干组，监测地下水位变 化。(5)竖井井口布 6 个沉降点，在靠近拱顶的井壁 布 1 6 个收敛点进行竖井监测。4 监控量测数据分析 4 1 地表沉降 4 1 1 地表沉降横向曲线 据各横向沉降曲线比较，地下通道实测最大地表沉 降发生在 K0+1 9 5 量测断面 8测点(即通道中心)处。图 3 为 D K0+1 8 3、D K0+1 9 5 量测断面的地表 沉降横向曲线。图 4 为一、二站台邮政通道南、北量 测断面的地表沉降横

8、向曲线。由图 3 所见，D K0+1 8 3、1 9 5 量测断面最大地表沉降值发生在地下通道 的中心线处，约为 6 O 2 6 mm，累计值超过允许施工 地表沉降值(1 3 6 mm)，影响范围约 5 0 m。针对这 种情况，施工过程中采取了轨道加固及分期整道等 措施，并按轨道允许地表沉降值，确定分期整道时 间。由图 4 所见，一、二站台邮政通道量测断面地表 沉降最大值约为 2 4 7 m m，未超过邮政通道允许施 工地表沉降值(6 6 2 mm)。4 1 2 地表沉降纵向曲线 根据各主测横断面上相同编号测点的最终地表 沉降值，绘出地下通道地表沉降纵向曲线。图 5 为 地下通道中心线处的地表

9、沉降纵向曲线。由图 5 可 见，站台问轨道区域地表沉降值远大于站台体地表 沉降，最大为 6 O mm左右。这是由于站台刚度大，而 线路区域各种上、下水管及排水系统渗漏水和排水 不畅的积水对路基的常年浸泡，地层含水量高，地基 强度降低，所以站台区测得地表沉降值比轨道区小 国 防 交 通 工 程 与 技 术_ 匝2 0 0 4 第 4 期 m；：T ：；一 二 怜 o 6 o 6；o lo；99 o ：9 9；9；：o 6 维普资讯 http:/ 研 与 设 计 距通道中心线的距离 m -30 20 0：曼10-、图3 DK0+1 8 3、1 9 5量测断面地表沉降横 向曲线 距通道中心线的距离

10、s 1 0莲 二 5。s -1 o ，、蜉 ：图 4 一、二站 台邮政通道量 测断面地 表沉降横 向曲线 得多。因此不把它作为地表沉降纵向曲线的取值。4 1 3 地表沉降一时间曲线 分别对各测点随时问的量测数据进行了回归分 析，并可得到回归方程和相关系数。图 6 为 D K0+1 9 5量测断面 8测点地表沉降时间曲线。由图 6 可 见，地表沉降值随时间逐渐增大，逐步趋于稳定，并 且实际沉降值与预测值较吻合。姜 世 蜉 舞 1 站台 2 站台 站 站台 图5 通道中心线(8测点)地表沉降纵向曲线 4 4 地表沉降与掌子面距离的关系曲线 地表沉降不但与量测时间有关，而且与量测断 面距开挖掌子面的

11、距离有关。如前所述，就某一测点 而言，在掌子面接近该点而还未到达该点时，地表沉 降已经发生，一般情况下，测点的地表沉降值随开挖 距离的增大而增大。图 7 为 D K O+1 8 3 量测断面 8 测点沉降量与距掌子面距离的关系，由于地下通道 跨度大，施工中采用分部开挖，故图 7中分别给出地 表沉降与施工各分部掌子面距离的关系曲线。由图 7 可见，由于 8测点在通道中心线位置，所 以中洞开挖对该测点影响较大，该测点地表沉降在 距中洞上导坑掌子面 5 m左右时趋于稳定状态；另 外由于两侧边洞在距离该点 3 8 m 处已贯通，但该 点地表沉降仍未稳定，所以图 7 不能显示该测点与 两侧边洞掌子面距离

12、的全部关系。时间，d l l 1 2 l 3l 4l 5 l 6l 7 l 8 l 9 1 1 01 l 1 l 图6 D K0+1 9 5量测断面 8测点地表沉降时间曲线 国 防 交 通 工 程 与 技 术-圈 2 0 0 4 第 4 期 维普资讯 http:/ 研 与设 计 量 世 蜉 3 0 2 0 距掌子面距离 m -1 0 0 l 0 2 0 3 0 4 0 图 7 D KO+1 8 3量测断面 8测点地表沉降与距掌子面距离关系曲线 4 2 拱顶沉 降及净空收敛 由于地 下通道为两柱三连拱结构，每一个拱顶 沉降及净空收敛量测断面都布置 3 个拱顶沉降测点 及 3 条净空收敛测线，施工

13、中随各边洞的开挖而布 设。图 8 为 D K 0+1 9 5 量测断面中洞的拱顶沉降时 间曲线。从图8 可知，实测拱顶沉降较小，并且在开 0 g 2 量2 世 8 蜉 l 0 肾 l 2 l146 图 8 DK 0+1 9 5断 面中洞拱 顶下沉 时间曲线 挖 1 3 5 d以后变形就趋于稳定，最终沉降值处于 1 3 1 5 mm之间。实测中，因拱顶下沉和净空收敛测 点是待隧道开挖、架立格栅刚架和喷射混凝土支护 后埋设并测得初读数，因而测点读数前有一定的隧 道变形丢失，因而，与地表沉降值相比，拱顶沉降及 净空收敛值均较小。5 结语 本工程中，通过监控量测及时了解和掌握地下 通道施工过程中地表沉

14、降、拱顶沉降、净空收敛情况 及其规律性；根据观测结果，预测了下一步地表沉 降、拱顶沉降、净空收敛值，获得了有用的量测数据，为指导设计、施工提供了有效依据。由于地下通道跨度大、埋深浅，地层压缩模量 小，而且采取了降水方案，因而地表沉降值较大，对 于穿越既有车站站场是十分不利的。但由于施工过 程中采取了轨道加固及分期整道等措施，保证了车 站正常行车的安全。施工中遵循“管超前、严注浆、短 开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则，有效控制地 表的沉降，确保工程结构和地面建筑物的安全、稳 定。施工方法及辅助工法的选择，根据不同地段、地 面建筑物等实际情况确定，均能满足对地表沉降的 控制要求。参考文献 1

15、李晓红 隧道新奥法及其量测技术 M 北京：科学出版社，2 0 0 2 5 5 6 9 2 孙桂云，史振春，王中睿 隧道施工监控量测浅析 J 铁道标准设计，2 0 0 1，2 1(4)：3 2 3 3 国 防 交 通 工 程 与 技 术 圈 2 0 0 4 第 4 期 O m 如 维普资讯 http:/ 1 乃 分 析 An An a l y s i s o f t h e M o n i t o r i n g Da t a f r o m S h a l l o w a n d La r g e s p a n Un d e r g r o u n d Pa s s a g e s b y

16、Un d e r g r o u n d Cu t t i n g S UN Mi n g l e i，LI U Z h i c h u n，ZHU Yo n g q u a n (S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g o f t h e S h i j i a z h u a n g R a i l wa y I n s t i t u t e，S h i j i a z h u a n g，He b e i，C h i n a 0 5 0 0 4 3)Ab s t r a c t：Th e u n d e r g r o u n d

17、 p a s s a g e o f t h e C h a n g c h u n S t a t i o n，t r a v e r s i n g s o me t r a c k s a n d u n d e r g r o u n d p i p e l i n e s，c h i e f l y g o e s t h r o u g h t h e p l a s t i c a n d s o f t p l a s t i c c l a y s t r a t u m I t h a s t h e p r o p e r t y o f h i g h c o mp r

18、 e s s i b i l i t y，a n d l o w i n t e n s i t y Th e g r o u n d s t a b i l i t y i s b a d a f t e r b e i n g t u n n e l e d，a n d t h e u n d e r g r o u n d wa t e r l e v e l i s h i g h i n t h e r a n g e o f t h e c o n s t r u c t i o n s i t e S o me c o mp r e h e n s i v e me a s u

19、r e s，s u c h a s l o n g a n d b i g s h e d p i p e，s ma l l c o n d u c t p i p e t e c h n i q u e a n d S O o n，h a v e b e e n a d o p t e d Ri g o r mo n i t o r i n g i s a d o p t e d Th e r e f o r e t h e s e c u r i t y o f c o n s t r u c t i o n a n d g r o u n d b u i l d i n g s c a

20、n b e e n s u r e d Ke y wo r d s：t u n n e l；s h a l l o w a n d l a r g e s p a n u n d e r g r o u n d c u t t i n g；mo n i t o r i n g “装配式公路钢桥桥墩 研制方案评审会在石家庄市召开 由河北省交通战备办公室及石家庄铁道学院国防交通研究所联合研制的“装配式公路钢桥桥墩”方案评 审会于 2 0 0 4 年 l 2 月 2 4日在石家庄市召开。装配式公路钢桥桥墩是与装配式公路钢桥配套使用的抢修桥墩，在欧美等发达国家具有较大的储备量。我国目前具有装配式钢桥储

21、备 l O 余万吨，同时新型钢桥也在加紧研制与储备，而我国目前尚无装配式公路 钢桥桥墩，这种有梁无墩的情况，对交通战备保障极为不利，研制装配式公路钢桥桥墩是十分必要的。在交通部战办的组织下，与会专家进行了热烈的讨论，一致认为研制“装配式公路钢桥桥墩”是非常必要 的、及时的，对研制单位的前期工作给予了高度的评价，并对所提出的三个方案仔细加以论证，最终一致认为 采用 H型钢为主柱，配以联结系组成框架式结构的第二方案为最优，确定以该方案为基础，同时吸收第一和 第三方案的优点进行技术设计。国家交通战备办公室派员参加了会议并做了重要指示。(石家庄铁道学院国防交通研究所彭兴山)国 防 交 通 工 程 与 技 术_ 圈 2 0 0 4 箩 4 1111 维普资讯 http:/