摘 要 本文主要針對性的研究了南京市地鐵沿線建設項目深基坑開挖施工對正在建設中的地鐵2號線車站主體結構、區間隧道等的影響,充分結合現場施工條件和地質情況實際,對監測點的設立、數據采集、數據平差處理及分析等方面進行了深入的研究,提出了一套科學、可行的地鐵結構安全監測技術方案。
1 引 言
隨著南京市經濟建設的穩步發展,對城市土地資源節約與集約利用,充分開發地下空間,地鐵沿線開發建設項目均設有2~3層地下室,基坑開挖深度7~11 m不等。根據《南京市軌道交通管理條例》和《南京市軌道交通保護實施細則》的規定,在地鐵控制保護區范圍內進行建設的建(構)筑物,施工期間均需對臨近地鐵進行結構安全監測。本文的主要研究目的就是結合地鐵沿線建設項目深基坑開挖實施條件和地質情況實際,通過周期性的監測,分析各變形監測項目的相對變化量,從而進行對在建的南京地鐵2號線進行車站主體結構、區間隧道等變形情況監測的技術方案。
2 監測范圍、內容和目的
2·1 監測范圍
在地鐵控制保護區范圍內進行建設的基坑開挖項目。
控制保護區范圍如下:
2·1·1 地下車站和隧道結構外邊線外側50 m內;
2·1·2 地面車站和地面線路、高架車站和高架線路結構外邊線外側30 m內;
2·1·3 出入口、通風亭、冷卻塔、主變電所、殘疾人直升電梯等建筑物、構筑物外邊線和車輛基地用地范圍外側10 m內;
2·1·4 軌道交通過江、過河隧道結構外邊線外側100 m內。
監測點設置范圍為項目建設的基坑邊線對應的地鐵線路里程區域及沿線路方向前后外放60 m。
2·2 監測內容
根據地鐵結構型式和項目建設的具體情況,主要實施以下內容監測:
2·2·1 車站及附屬設施:水平和垂直位移、垂直度、收斂、斷面、裂縫、滲漏等;
2·2·2 礦山法隧道:水平和垂直豎向位移、收斂、斷面、裂縫、滲漏等;
2·2·3 盾構隧道:水平和垂直豎向位移、收斂、斷面、裂縫、滲漏、管片接縫和管片擠壓等;
2·2·4 高架橋:水平和垂直位移、垂直度、裂縫等;
2·2·5 地面線:水平和垂直位移、滑坡等;
2·2·6 地面荷載要求:地面堆載面積、地面堆載大小等;
2·2·7 地下水位監測:監測井、地下水水位高度及變化等;
2·2·8 施工工法要求:施工時間、施工機械、施工影響范圍等。
2·3 監測目的
通過監測工作的實施,掌握在該項目施工過程中既有地鐵工程結構的變化,為建設方及地鐵相關方提供及時、可靠的數據和信息,評定施工對既有地鐵工程結構的影響,及時判斷既有地鐵工程的結構安全,對可能發生的事故提供及時、準確的預報,避免惡性事故的發生。
3 監測方法及測點布設
3·1 沉降(差異沉降)監測
沉降監測采用精密水準測量方法。根據《城市軌道交通工程測量規范》GB50308-2008變形監測要求,沉降監測基準網按Ⅱ等垂直位移監測控制網的技術要求,布設附合或閉合水準路線進行觀測。變形沉降監測點按Ⅱ等垂直位移監測網技術要求,布設附合或閉合水準路線進行觀測。基準點應定期進行檢核。
沉降基準點作為沉降監測的起始依據,其穩定性十分重要。基準點要求穩定可靠,遠離變形區100~120 m外;對隧道內設有聯絡通道的距離可適當減短。一般在地鐵左右線變形區外各布設4點,共計8個點。
3·1·1 車站、區間隧道及附屬結構(出入口、通風亭、冷卻塔等)沉降點布設
在基坑邊線對應的地鐵線路里程區域范圍內,每10 m布設1個點;在該范圍沿線兩側每20 m布設1個點,各布設3個點(外放60 m)。附屬結構與車站連接處兩側0·5 m處各布設1~2個點,附屬結構另一端頭處布設1~2點。
3·1·2 車站與區間連接處差異沉降
因車站整體剛性強度大,且有抗拔樁基礎,絕對沉降量變化不大。車站與區間連接縫處兩側0·5m處各布設1個點,分析兩側監測點沉降量的差值,從而計算出車站與區間的差異沉降量。監測點布設示意圖見附圖1。
3·2 水平位移監測
一般水平位移基準點與沉降監測基準點共用。水平位移監測控制網采用Ⅱ等導線測量方法,水平位移監測點采用視準線法。根據《城市軌道交通工程測量規范》GB50308-2008變形監測要求,水平位移觀測點坐標中誤差為±3·0 mm。基準點應定期進行檢核。
左右線布設的水平位移監測點應與對應沉降監測點重合。
3·3 隧道斷面變形監測
采用具有無棱鏡測距功能的全站儀(一般使用LeicaTCRA1201)收集斷面測量的相關數據,并計算(TMS隧道測量軟件)相關參數的變化值,判斷斷面的變形情況,繪制斷面主要特征點變化圖。左右線布設的斷面應與對應沉降監測點所在斷面重合。
3·4 隧道收斂監測
在隧道兩側腰線上布設一條水平基線,利用收斂計進行隧道斷面收斂測量。
左右線各布設的收斂斷面應與對應沉降監測點所在斷面重合。
3·5 盾構管片接縫、擠壓監測
使用讀數顯微鏡在管片的45°、135°、225°、315°處豎向接縫上,測量出環縫值,求出兩次的變化量。根據盾構管片尺寸和地鐵保護所允許的變形曲率,計算管片張開允許值。左右布設的管片接縫監測斷面應在對應沉降監測點所在斷面附近,便于合理科學進行變形數據分析。
3·6 側墻垂直度監測
對在影響區域內的側墻(間隔10~15 m及拐角處)進行垂直度監測,一般在側墻上下及與基坑等高處各設1個監測點,然后在底板上固定基準站用全站儀測量各點至側墻水平距離,根據水平距離變化量和側墻高度,計算側墻傾斜度或撓度,其變化傾斜度不大于2‰。
3·7 裂縫、滲漏監測
隧道以及車站的裂縫、滲漏監測的具體步驟如下:
4 監測數據綜合分析
4·1 監測變形值控制標準(以南京地區工程地質與水文地質情況綜合考慮)
(1)現場踏勘、記錄并觀測已有裂縫的分布位置,裂縫的走向、長度和深度。
(2)對于新發生的裂縫及時觀測,分析裂縫形成的原因,判斷裂縫的發展趨勢。
(3)觀測時使用讀數顯微鏡(可精確到0·02 mm)量出每條裂縫的距離及裂縫長度,求得裂縫的變化值。定期對監測范圍內的所有裂縫進行巡視,對于新發現的裂縫,做好記錄,及時埋設觀測標志進行量測。
(4)對于發現有滲漏的地方進行觀測,測量出滲漏面積和滲漏程度,并對滲漏原因作出分析。
4·2 信息反饋制度
為確保監測成果的質量,加快信息反饋速度,每次監測必須有監測成果,并及時進行監測成果的分析,當天內向有關單位提交監測成果及分析報告,對當前的施工及既有監測對象狀態進行評價和提出建議。發現超出警戒值的情況,即時書面或電話通知有關單位,以便及時采取措施,確保地鐵結構安全。
