孙道斌
(中铁十八局集团第五工程有限公司,天津市滨海新区 ,300459 ）
单位地址：天津市滨海新区新北路3199号
摘要：以沈阳地铁10号线中松区间左线上穿既有2号线隧道为背景，探讨盾构法施工穿越既有隧道结构的施工与监测技术措施，以期能为相似施工项目提供参考。
关键词：上穿既有线 施工监测 技术措施
中图分类号：U231.3
1.工程概况
沈阳地铁10号线中医药大学站～松花江街站区间基本位于崇山东路下方，线路出中医药大学站后沿崇山东路东行，上跨既有2号线崇岐区间后到达松花江街站，见图1。中松区间隧道为标准单洞单线圆形断面，盾构法施工，见图2。穿越位置距离中医药大学车站为23m。 崇岐区间为标准单洞单线马蹄形断面，采用矿山法施工，复合式衬砌；既有2号线区间标准段二衬厚度350mm，初支250mm，人防段二衬500mm，初支300mm。穿越段中松区间左线隧道与既有2号线崇岐区间右线疏导垂直间距为0.176m，见图3。
2.上跨位置管线情况简介
中松区间左线上方沿线路方向存在DN900/DN1200铸铁给水管，埋深2.48m，距离盾构隧道顶部2.72-3.38m。DN200铸铁燃气管，埋深1.85m，距离盾构隧道顶部3.9m见图4。
3.监测目的
由于既有隧道变形与盾构掘进的相对位置密切相关，盾构小角度穿越时对既有隧道沉降影响较大。及时调整盾构掘进参数可以有效控制隧道沉降,故在穿越过程中应把监测数据及时反馈给施工控制方,以便及时调整土压力和注浆量,从而控制下部既有隧道的变形[1]。多次穿越同一既有隧道时,不仅要加强对既有隧道的监测,同时也要对新建隧道进行变形监测,以便及时根据监测数据调节施工参数,防止既有隧道产生过大变形。通过监测数据分析总结沈阳地铁10号线中松区间隧道近距离上穿地铁2号线时对既有线沉降的影响规律,及时调整土仓压力、注浆量等掘进参数，确保施工安全。
4.监测依据
1）沈阳地铁10号线中医药大学站~松花江街站施工设计文件、一级风险源专项设计文件；
2）沈阳地铁10号线中医药大学站~松花江街站区间上跨既有线安全评估报告；
3）《城市轨道交通工程监测技术规范》 （GB50911-2013）；
4）《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2017）；
5）《工程测量规范》（GB50026-2007）；
6）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）；
7）《沈阳地铁工程监控量测管理办法》；
8）国家现行的其他测量规范、强制性标准等。
5.监测项目[2]
1）盾构开挖面巡视；
2）地表沉降；
3）管片结构竖向位移；
4）管片净空收敛；
5）轨道结构（道床）竖向位移，轨道静态几何形位（规矩、轨向、高低、水平）；
6）地下管线沉降；
7）既有2号线自动化监测。
6.监测措施
根据上述规范及文件要求，中松区间上跨既有线区段监测实施方式为：10号线中松区间为人工监测；2号线崇岐区间为自动化监测辅以人工监测复核。具体监测项目及对应的监测方式、监测点位布置、监测频率详见表2监测措施统计表。
7.监测控制指标
根据设计图纸及相关规范要求，穿越段结构自身风险等级一级，环境风险等级一级，因此，穿越段监测等级为一级各项监测指标见表1。
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表1 盾构施工隧道地表沉降和管片变形控制指标 |
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监测项目 |
累计值（mm） |
变化速率（mm/d） |
|
|
地表沉降 |
10 |
3 |
|
|
地表隆起 |
10 |
3 |
|
|
管片结构沉降 |
10 |
2 |
|
|
管片净空收敛 |
12 |
3 |
|
|
建筑物沉降 |
10 |
1 |
|
|
管线沉降 |
煤气 |
10 |
2 |
|
|
给水 |
20 |
3 |
|
|
排水 |
20 |
3 |
8.区间监测点布设
建筑物沉降监测点布置在建筑物沉降变化量大的位置，点位编号JGC01...；见图5。拱顶、收敛测点与地表测点对应布置见图6。穿越段地表沉降监测断面垂直隧道轴线布置，其中测点布设为横断面间距5m，每个断面布置9个测点，对称于隧道轴线，见图7。具体监测措施见表2。
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表2 监测措施统计表 |
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监测项目 |
监测方式 |
测点布置 |
监测频率 |
|
开挖面观测和描述 |
观测、记录 |
目测观测开挖面 |
每次开挖后 |
|
地表沉降、隆起 |
精密水准仪、铟钢尺 |
穿越段隧道轴线上方每5m布设一组监测横断面，每个监测断面包括9个地表沉降监测点。 |
开挖面距监测断面前后≤3D（20m）1次/天；
3D（20m）＜开挖面距监测断面前后≤8D（50m）1次/2天；
开挖面距监测断面前后＞8D（50m）1次/周。 |
|
管片结构竖向位移 |
精密水准仪、铟钢尺 |
|
|
周边收敛 |
收敛仪 |
|
既有2号线崇岐区间 |
隧道结构竖向位移 |
精密水准仪、铟钢尺 |
监测范围为10号线左右线隧道中线两侧各20m范围内既有2号线隧道结构。隧道结构水平位移、竖向位移、净空收敛应按监测断面布设，监测断面间距5m，每个监测断面在隧道结构顶部、底部、拱腰处布设监测点。轨道结构竖向位移按监测断面布设，监测断面应与隧道结构监测断面一致。轨道静态几何形位监测点的布设按城市轨道交通或铁路的公务维修、养护要求等进行确定。 |
监测期间 （1次/3～7天） |
|
|
隧道结构净空收敛 |
收敛仪 |
|
变形缝差异沉降 |
精密水准仪、铟钢尺 |
|
轨道结构（道床）竖向位移 |
精密水准仪、铟钢尺 |
|
轨道静态几何形位（规矩、轨向、高低、水平） |
轨距尺 |
|
|
周边
环境 |
建（构）筑物沉降、倾斜 |
精密水准仪、铟钢尺 |
测点间距按柱距（有柱）或10m(无柱)考虑。 |
开挖面距监测断面前后≤3D（20m）1次/天；
3D（20m）＜开挖面距监测断面前后≤8D（50m）1次/2天；
开挖面距监测断面前后＞8D（50m）1次/周。 |
|
地下管线沉降 |
精密水准仪、铟钢尺 |
布设直接监测点；间隔10m布置测点 |
8.预警等级及报警标准
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表4 预警等级表 |
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预警级别 |
预警状态描述 |
|
黄色监测预警 |
变形监测的绝对值或速率值双控指标均达到控制值的70﹪；或双控指标之一达到控制值的85﹪ |
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橙色监测预警 |
变形监测的绝对值或速率值双控指标均达到控制值的85﹪；或双控指标之一达到控制值 |
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红色监测预警 |
变形监测的绝对值和速率值双控指标均达到极限时，还出现下列情况之一：实测位移（或沉降）速率出现急剧增长，基坑支护混凝土表面已出现明显裂缝，同时处已开始流水。 |
10.既有2号线崇岐区间自动化监测
本项目施工直接影响地铁2号线崇~岐区间长度约为21m，根据既有线结构情况，隧道施工主要影响区内每隔5m布设一个监测断面，其他部位每隔10m布设一个监测断面，于既有线变形缝两侧增设2个监测断面，上、下行线各布设16个监测断面，共计32个监测断面，见图8。
10.1监测周期
根据工程施工组织设计，本项目监测周期为盾构临近2号线崇山路站~岐山路站区间前15天开始，至盾构上跨既有线施工完成为止，穿越段施工时长为1个月，其余时间进行人工监测。
10.2监测对象、项目与频次
在施工过程中，采用测量机器人对工程施工影响范围内既有地铁车站结构、道床进行全自动化监测，同时采用人工监测进行检核，点位布置见图9。
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表5 监测项目、频率表 |
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序号 |
监测项目 |
监测仪器 |
仪器精度 |
监测频率 |
备注 |
|
1 |
远程自动化监测 |
Leica TCA2003、Leica TM30 |
0.5″，1+1ppm |
监测期间 2次/天； |
|
|
|
2 |
人工监测 |
Leica TCA2003 |
0.5″，1+1ppm |
监测期间 （1次/3～7天） |
|
Trimble Dini03 |
0.3mm/km |
|
3 |
安全巡视 |
相机、游标卡尺等 |
|
10.3监测控制指标
监测控制值、预警值根据沈阳地铁集团有限公司运营分公司技术文件《线路检修规程》中相关要求及设计图纸要求就高标准执行。
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表6 监控控制值、预警值表 |
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监测项目 |
累计变化量预警值（mm） |
累计变化量控制值（mm） |
|
结构水平位移监测 |
4.2 |
6 |
|
结构沉降监测 |
4.2 |
6 |
|
道床沉降监测 |
2.8 |
4 |
|
道床水平位移监测 |
2.8 |
4 |
11.监测分析及结论
通过采取自动化监测与人工监测相结合的方式，上跨段各监测项目的监测点变形速率、累计变化量均未达到控制值，累计变化量、变化量最大的监测点位情况详见表7、表8 、表9 ：
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表7 10号线隧道人工监测数据统计表 |
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监测项目 |
监测点点号 |
累计变化量最大值（mm） |
控制值（mm) |
备注 |
|
地表沉降 |
DBC1-5 |
4.2 |
10 |
|
|
地表隆起 |
DBC3-6 |
2.1 |
10 |
|
|
管片结构收敛 |
GGJ3-5 |
3.3 |
12 |
0.2％D D为隧道开挖直径， |
|
按6.14m计算 |
|
建筑物沉降 |
JGC01 |
0.9 |
10 |
|
|
管线沉降 |
GXC1-2 |
2.4 |
10 |
|
|
管片竖向位移 |
GGC4-5 |
6.4 |
20 |
|
|
表8 2号线隧道结构自动化监测数据统计表 |
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监测项目 |
监测点点号 |
累计变化量最大值（mm） |
控制值（mm) |
备注 |
|
竖向位移 |
S6-2 |
2.01 |
6 |
|
|
X9-1 |
1.15 |
6 |
|
|
水平位移 |
S4-6 |
0.92 |
6 |
|
|
X8-6 |
0.72 |
6 |
|
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表9 2号线道床结构自动化监测数据统计表 |
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监测项目 |
监测点点号 |
累计变化量最大值（mm） |
控制值（mm) |
备注 |
|
竖向位移 |
S5-3 |
1.83 |
6 |
|
|
X7-4 |
0.96 |
6 |
|
|
水平位移 |
S5-4 |
0.95 |
6 |
|
|
X8-3 |
0.74 |
6 |
|
12.结语
通过以上措施对穿越段实施监测，各项数据显示均在控制值范围内，自动化监测系统与人工监测相结合的方式，应用于沈阳地铁10号线中松区间盾构隧道垂直上穿既有2号线崇岐区间隧道工程,确保了监测数据的可靠性，获得了盾构推进过程中既有结构的变化规律,监测信息和监测成果作为指导盾构掘进参数调整的依据及时有效地保证了沈阳地铁10号线上穿既有2号线崇岐区间隧道和周边环境的安全。
13.参考文献
[1] 胡群芳，黄宏伟.盾构下穿已运营隧道施工监测与技术分析 [J] 岩土工程学报，2006,28（1）:42-47
[2] 盾构超近距离穿越地铁运营隧道的保护技术 [J] 地下工程与隧道，2000,3:2-6
Study on Construction Technology of Metro Shield Tunnel Close Crossing Existing Tunnels
Sun Dao Bin
(China Railway 18th Bureau Group Fifth Engineering Co., Ltd., Tianjin Binhai New Area, 300459)
Abstract: taking the tunnel of existing line 2 on the left line of zhongsong section of Shenyang metro line 10 as the background, this paper discusses the measures of monitoring and construction technology of shield construction through existing tunnel structure, in order to provide reference for similar construction projects.
Key words: on-wear existing cable \ construction monitoring \ technical measures
Central Figure Classification Number: U231.3
