[摘 要] 通过对地下过街通道工程施工过程中地铁隧道变形的监测，分析地下过街通道工程对既有地铁隧道的影响。 监测结果表明，除距离施工范围较远的Z11、Z12 2点测试值超过报警值以外，其它测试值均小于报警值，地下通道施工对地铁隧道未造成大的影响，地铁隧道结构处于稳定状态；受地下通道施工影响，距离地下通道较近的点竖向位移表现为上浮，水平位移向施工部位位移；从隧道变形及收敛结果以及管片接缝挤压结果来看，施工对其影响较小，隧道变形累积量在2 mm-4 mm，收敛结果在0.18 mm-0.46 mm。

[关键词] 监测；地铁隧道；沉降变形；收敛；水平位移

 

      某地下过街通道建设工程位于某商业文化中心水西门大街，向西距离水西门大街与江东路交叉口约230 m。顶管始发井位于水西门大街南侧，接收井位于水西门大街北侧，顶管自南往北推进；通道总长约58 m，覆土厚度为4.55 m～4.38 m，坡度+3‰推进，通道横断面净空尺寸为3 m×5 m，采用4 m×6 m多刀盘土压平衡式矩形顶管机进行掘进施工。顶管始发井结构平面净尺寸为9.2 m×9.8 m，接收井净尺寸为5.0 m×8.6 m，底板埋深均为约11 m。基坑围护均采用SMW工法桩围护，设置3道支撑（第1道钢筋混凝土支撑，第2、3道Φ609钢支撑）。

      通道下方为地铁隧道，其出入口边线对应地铁里程大概为K9+334.1～K9+416.9，地下盾构区间长度为82.8 m，北侧出入口边线对应地铁左线隧道长度为52.2 m，南侧出入口边线对应地铁右线隧道长度为31.5 m。地下过街通道上跨地铁二号线集庆门大街站~云锦路站盾构区间，地下过街通道与地铁二号线斜交72°，4个出口结构边线距离地铁隧道结构边线最近距离约为12.8 m。通道正下方地铁左线中心里程K9+385 m，右线中心里程K9+365 m，地铁隧道左右线结构边线间距8.0 m，盾构管片顶绝对标高左右线分别为-5.51 m和-5.45 m，通道顶管下皮绝对标高为0.47 m，顶管下皮距盾构管片顶距离约5.9 m。

 

      该工程位于南京河西地区水西门大街，隶属于长江漫滩地貌单元，场地地势较为平坦。勘察报告揭示范围 内土体划分为2个工程地质层，4个亚层，各亚层工程地质特征分述如下：

      1-1层杂填土：杂灰-灰黄色，主要由较多的碎石、砖块等建筑垃圾组成，硬质物质含量50%-80%，粒径一般1 cm-6 cm，最大可达15 cm。局部缺失，极不均匀。

      1-2层素填土：灰褐-灰黄色，以粘性土为主，夹有少量碎石。局部为路基填土。欠均匀，整个场地分布，强度低，工程地质性质差。

      2-1层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含少量植物碎屑，夹有少量层面粉土，水平层理发育。无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性中低。整个场地分布，含水量高，压缩性高，强度低，工程地质性质差。

      2-2层粉质粘土夹粉土：灰色，流塑，含少量植物碎屑，局部夹有粉砂薄层，夹层厚度为2 cm-30 cm，水平层理发育。摇振反应缓慢，稍有光泽，干强度及韧性中低，整个场地分布，多夹层、互层，欠均匀。

      2-3层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含少量植物碎屑，夹有粉土薄层，夹层厚度为1 cm-10 cm，水平层理发育。无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性中低。整个场地分布，含水量高，压缩性高，强度低，工程地质性质差。

      2-4层粉砂夹粉土：灰色，饱和，中密，含有较多云母碎片及植物碎屑，局部夹有粉土薄层，夹层厚度为2 mm-5 mm，矿物组成主要为长石、云母、石英，颗粒形状为圆形，粒径多在0.1 mm-0.2 mm左右，粘粒含量一般小于5%。局部孔揭示，该层颗粒组成欠均匀，透水性能较好，工程地质性质一般。

 

      为了研究地下通道开挖施工对下部地铁隧道的影响，在项目建设的出入口边线对应的地铁线路里程区域及沿线路方向前后外放40 m范围内，布设监测点，里程号为：K9+327.8~K9+ 493.0。主要研究：（1）道床及拱顶沉降；（2）水平位移；（3）断面变形及椭圆度；（4）隧道收敛；（5）管片接缝挤压。由8个基准点、工作基点(JZ01～JZ04、Jy01～Jy04)构成测区首级高程控制基准网，监测基准网每月复测1次。共设置沉降监测点36个，其中道床23个，拱顶13个；水平监测点、断面变形、隧道收敛以及管片接缝和挤压监测点各19个。主要监测点位置见图1。

      水平位移监测平面控制采用独立坐标系统，按二等水平位移监测基准网精度要求，采用小角法监测。垂直位移监测高程采用独立高程系统，按照逐级控制的原则，按二等垂直位移监测控制网技术要求施测。隧道断面变形监测将每次同一断面的实测断面值与上次断面值及初测断面值进行自动叠加套合比较，计算出各断面的变形量。在隧道两侧腰线上布设一条水平基线，利用收敛计进行隧道断面收敛测量，从而得出隧道各断面收敛点不同时段的本次变化值及累积变化值。使用读数显微镜在管片的45°、135°、225°、315°处竖向接缝上，测量出环缝值,求出两次的变化量，根据盾构管片尺寸和地铁保护所允许的变形曲率，计算管片张开允许值。具体仪器设备及精度见表1。

      沉降监测结果表明，沉降监测点Z12累计沉降量最大，为6.1 mm，另Z11沉降4.6 mm，均超出报警值，但均未达到沉降允许值，结合沉降监测布点图可以看出，该2点离地下过街通道施工区较远，均大于50 m。由于该地区淤泥质粉质粘土分布较广，含水量高，强度低，工程地质性较差，成为沉降发生的内在原因；并且监测点位于泵房附近，在项目监测全过程中，均发现泵房附件存在渗水现象，管片围岩间孔隙水的排水，围岩孔隙水压力的降低，土体间的有效应力增加，发生排水固结压缩变形，导致该区段表现为沉降变形；此外，监测过程中，正处于紧邻地铁运营前的列车调试阶段，列车低频动荷载对下卧软土层振动液化及振陷有一定影响。

      通道正下方及两侧测点明显表现为均呈上浮趋势，且地下过街通道正下方的监测点上浮变化最大，通道施工，隧道上方土体卸载，均可导致隧道出现回弹变形，根据监测结果，其上浮量始终未超出报警值。

      图2-图3表示了监测点沉降随时间变化曲线，根据现场监测的结果，左线监测点曲线变化分为3种基本类型，即上浮、基本无变化及沉降，Z1-Z3、Z9-Z10点变化不大，上浮较小；在开挖通道上方监测点Z4-Z8位移是上浮的，累积位移在1.1 mm-2 mm左右，而距离较远的Z11-Z12点出现下沉现象，引起沉降变化的原因可能是非施工影响。右线监测点沉降变化规律基本上同左线，但位移相对要小一些。从施工阶段来看，在施工初期，监测点与施工区距离较远，位移变化不明显，随着施工向前推进，位移变化开始明显，随着施工的结束，沉降变化趋于稳定。

      从整体的监测结果来看，左线与右线水平位移在施工过程中均向施工区域位移，累积位移最大量为左线的监测点Z6，其累计位移量为2.0 mm，未超出报警值，说明地下过街通道施工期间监测区域各监测点水平位移变化量在可控范围内。

      图4-图5，表示了左右两线水平位移累计变化量随施工时间的变化曲线，从图中可以看出，水平位移变化方向均为正值（“+”表示向接收井位移，“-”表示向始发井位移），且位移发生时间主要集中在1-2月期间，位移受施工影响，上下浮动较大，这与地下通道顶管掘进方向和掘进时间一致，顶管掘进完成后，水平位移累计变化量～时间曲线图基本趋于平缓。

      表2表示了隧道断面变形和隧道收敛累积结果，可以看出各断面变形监测最大变形值一般在2.0 mm-4.0 mm之间变化，均小于报警值，说明监测期间各断面监测点变形较小，相应各管片基本处于稳定状态。

      监测区域内累计隧道收敛变化最大点为SLY3，其值为0.46 mm，变化值相对较小，其余各收敛监测点变化值均小于该点变化值，说明监测期内隧道净空收敛变化量基本处于稳定状态。

      表3表示了管片接缝挤压监测结果，从表中可以看出，管片接缝挤压各监测点累计变化值均小于1 mm，说明监测期间各管片接缝挤压变形较小，地下通道施工对隧道管片接缝变形影响不大。

 

      综上所述，得到以下结论及建议：

      （1）在地下过街通道施工期间，对既有地铁隧道进行保护监测，各测试值均小于允许值，地下通道施工对地铁隧道未造成大的影响，地铁隧道结构处于稳定状态。

      （2）受地下通道施工影响，距离地下通道较近的点竖向位移表现为上浮，水平位移向施工部位位移。

      （3）隧道变形及收敛结果以及管片接缝挤压结果来看，施工对其影响较小，隧道变形累积量在2 mm-4 mm，收敛结果在0.18 mm-0.46 mm。

 

[1] GB 50497-2009建筑基坑工程监测技术规范[S].中国计划出版社，2009.

[2] GB 50308-1999地下铁道、轻轨交通工程测量规范[S].中国计划出版社，2000.