桩板梁结构施工对地铁盾构影响的动态监测与控制.pdf

・隧道／地下工程・桩板梁结构施工对地铁盾构影响的动态监测与控制汤明方（中铁二十四局集团有限公司上海２０００７０）摘要介绍了沪杭高铁上跨上海地铁九号线盾构的监测设计原则和内容。通过施工前合理地布设监测点，分析桩板梁结构施工过程中对既有地铁隧遗产生的影响，确定了动态监测方案，施工过程中实施动态控制技术。并对动态监测的结果进行分析，及时有效地采动态控制措施，确保了地铁的运营安全。关键词沪杭高铁桩板梁结构地铁盾构动态监测控制中图分类号Ｕ４５６文献标识码Ｂ——文章编号１００９４５３９（２０１３）０９００９８一０４—ＲｅａｌｔｉｍｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＰｉｌｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｎＭｅｔｒｏＳｈｉｅｌｄＰｌａｔｅＧｉｒｄｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅＴａｎｇＭｉｎｇｆａｎｇ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ２４山ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．１ａｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７０，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｈｉｅｌｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＳｈａｎｇｈａｉ－・Ｈａｎｇｚｈｏｕｈｉｇｈ．．ｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉｍｅｔｒｏｌｉｎｅ９．Ｔｈｒｏｕｇｈｒｅａｓｏｎａｂｌｙｄｅｐｌｏｙｅｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｔｉｏｎｓｂｅｆｏｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｐｌａｔｅｇｉｒｄｅｒ—ｓｔｒｕｔｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｉｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｓｕｂｗａｙｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｃｈｅｍｅｉｓｄｅ－ｔｅｒｍｉｎｅｄａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆ—ｄｙｎａｍｉｃｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａｔｉｍｅｌｙｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅａｄｏｐｔｅｄ，ｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓａｆｅｔｙｏｆｓｕｂｗａｙ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＳｈａｎｇｈａｉ－Ｈａｎｇｚｈｏｕ—ｈｉｓｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙ；ｐｌａｔｅｇｉｒｄｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｉｌｅ；ｓｕｂｗａｙｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌ；ｄｙｎａｍｉｃ—ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ１工程概况常运营和微扰动的施工。沪杭铁路客运专线上跨地铁９号线的３座盾构２监测设计原则与监测内容隧道，呈８７。斜交，相邻盾构外侧间距为３．８０ｍ。采２．１监测设计原则用３跨桩板梁结构分别跨越每个隧道，并在隧道之（１）设置监测内容全面反映工程施工中地铁区间设置了长条形的托梁，托梁下为钻孔桩基础，顶间隧道结构的特征变化。部采用１ｍ厚的托板。基础采用钻孔灌注桩，桩径（２）设置的监测点能反映所监测内容中各要素０．８ｍ，桩长４６ｍ，在相邻两个地铁盾构中间钻桩，的特征变化。桩的外侧距盾构外侧１．５ｃｍ，横向布置４根，桩底（３）采取的测试方法、测试仪器得当，符合规标高穿过既有盾构的底部约３４．５ｍ，钻孑Ｌ桩顶设置范、规程要求，能及时、准确地满足信息化施工的托梁。施工过程中桩基施工的安全风险极大，因要求。此，需要对地铁盾构进行监测控制，以利于地铁正２．２监测内容——收稿日期：２０１３０６２６为了及时收集、反馈和分析地铁隧道结构在本９８铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３１９｝万方数据・隧道／地下工程・工程施工中的变形信息，实现信息化施工，确保地铁隧道的绝对安全，对待建建筑物在上、下行线及出入场线隧道的平面投影位置向两侧各延伸２０ｍ进行监测。监测设置的主要内容有：（１）地铁结构（上、下行线及出入场线）垂直位移变形监测。（２）地铁结构（上、下行线及出入场线）收敛变形监测。（３）地铁结构（上、下行线及出入场线）平面位移变形监测。３监测点布设３．１监测点位布置地铁的监测布置如图ｌ所示，监测点统计见表１。图１隧道位移变及形监测点位示意表１监测点统计检测监测点数目监测项目位置合计位性质上行线１６点ｌ地铁隧道结构垂直位移垂直监测点下行线１６点出入场线１６点上行线１６断面２地铁隧道结构收敛收敛监测点下行线１６断面出入场线１６断面上行线１６点３地铁隧道结构平面位移位移监测点下行线１６点出入场线１６点（１）地铁隧道结构垂直位移监测在上行线隧道道床上布设１６个监测点，编号ＳＣＪ０１～ＳＣＪｌ６。在下行线隧道道床上布设１６个监测点，编号ＸＣＪ０１～ＸＣＪｌ６。在出入场线隧道道床上布设１６个监测点，编号ＴＣＪ０１一ＴＣＪｌ６。（２）地铁隧道结构收敛监测在上行线隧道管片上布设１６个收敛监测断面，—编号ＳＳＩＸ）ｌＳＳＬｌ６。在下行线隧道管片上布设１６个收敛监测断面，编号ＸＳＬ０１一ＸＳＬｌ６。在出入场线隧道管片上布设１６个收敛监测断面，编号ＴＳＬ０１～ＴＳＬｌ６。（３）地铁隧道结构平面位移监测在上行线隧道道床上布设１６个监测点，编号ＳＷＹ０１～ＳＷＹｌ６。在下行线隧道道床上布设１６个监测点，编号ＸＷＹ０１一ＸＷＹｌ６。在出入场线隧道道床上布设１６个监测点，编号ＴＷＹ０１一ＴＷＹｌ６。３．２监测点的埋设（１）地铁隧道结构垂直位移监测地铁车站及区间隧道结构垂直位移监测点的埋设为直接在轨道道床上用电锤钻孔，埋进顶面为半圆形的不锈钢测量标志并用快干水泥固定或利用原有隧道长期沉降监测点。（２）地铁隧道结构收敛监测（见图２）．厂飞。／Ｌ。Ｕ≮。’彦Ｌ，弦长０．８０３ｍ厶弦长２．２２８ｍ图２监测点位分布—’ＡＡ布设：在隧道左右两侧中心位置沿腰部接“”缝上沿（隧道标准块与邻接块接缝上沿）画＋字’标记确定Ａ和Ａ位置，并粘贴反射片。—’ＢＢ布设：标准部分的地铁圆形隧道的每环隧道管片由６块管片拼装而成。其中，接缝宽度约为ｌｃｍ。按圆形隧道拼装理论计算，自腰部接缝下沿向下量弦长０．８０３ｍ，端点即为圆形隧道水平向直径之端点。因此，参照隧道腰部拼装缝位置，可以比较准确地确定直径端点位置。铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３｛９ｌ万方数据・隧道／地下工程・４动态监测动态监测就是要实时地对隧道的位移与变形进行监测，动态监测是进行动态控制的依据。由于本次施工的地铁线路为运营线路，因此钢套管旋压施工选在晚上地铁停运期间进行。施工过程中存在一个监测频率，即每隔一定时间进行一次观测，施工时定为１ｈ。事实上，当发生挤土效应时，钢套的下压力同时增长较多，此时也是隧道发生位移与变形的主要阶段，因此在钢套管旋入浓度约为１３．５ｍ时，应该适当加大监测频率，如可改为３０ｍｉｎ进行一次监测。图３为隧道最大位移接近报警值时的水平与垂直位移，其中垂直位移以向下为负，向上为正；水平位移以远离套管为正。从图３中可以看出，当在距离隧道顶部约４．５ｍ以下钢套管产生一定程度的闭塞时，隧道的垂直位移为正，即隧道产生上浮。量镄堪６４２０—２－－４；．徐．３４／５６７８９１’／超出隧道顶部距离，ｍ０图３隧道最大位移接近报警值时的水平与垂直位移从图４来看，隧道的收敛变形相对隧道垂直位移小很多，在隧道总位移出现报警值后收敛变形距报警值较远。量龄制壤婪：＼兰辇粼＼一３’４ｙ６“１’蒜部距离，ｍ图４隧道最大位移接近报警值时的隧道收敛变形图５为隧道隧道总位移出现报警值后极限压力与附加压力，附加压力也就施工时隧道出现报警值之前的套管允许的最大向下压力（其中不包括套管对外侧土体的摩擦力）。因此施工时套管的下压力过大了，极可能会使隧道产生过大位移或变形，为确保施工安全，应实时监测，对油缸的液压力进行读数，当隧道位移或变形开始增长且下压力也增长接近附加压力时，必须停止施工，对套内的土体进行部分清除，也可采取打设应力释放孔。童案母超出隧道顶部距离／Ｉｎ图５隧道最大位移接近报警值时的压力从图６与图７还可看出，在套管旋压进入土体过程中，当对隧道发生挤压时，隧道发生扭转式的位移，影响行车安全，对施工过程也不容忽视，施工完毕后必须对轨道重新调整。图６距隧道顶部４ｍ时隧道最大位移发生报警时隧道的位移ｉｉＩ｜一Ｐ■●ｒ・＿＿－＿－・＿－＿・・＿－・－＿＿－・＿－・－－一Ｔｏｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ（Ｕｔｏｔ）ＥｘｌｒｅｍｅＵｌｏｔ５．３３ｘ１’０３ｍ图７距隧道顶部７ｍ时隧道最大位移发生报警时隧道的位移５动态监测结果分析５．１垂直位移分析图８为上线、下线及渡线的垂直位移监测结果。其中监测以向上移动为正，向下移动为负。１＠０铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３｛９）万方数据・隧道／地下工程・３２量・鎏。捌一１嘲一２—３１０董：喜：４蝴！ＥＥ搂ｄ捌幽＾……；麒‘；７、．／～ｑ蕾弋ａ．上行线Ｏ．５０鲁一１铃一２茫一。嬖一４－５ｂ．下孑亏ａ．上行线；Ａ．从觞瓜’；吖ｊＶｉ艘ｂ够１。４飞６日７日８日９日１０日１２日１３日１７日２０日乙：：三黧嬲位戮９盂．８古ｍ陆ｍ一，－Ｆ线白从出现的最大值来看，水平位移比垂直位移／ｊ、笮最奋慧篓翥誓耄：咒煮慧黧霎挈皇很多蒜篓磊罴高姜喜羞叉筹薏主菩堇竿毒量篓詈篓蓑贯要瑟翼耄篙篓量盏嘉耄主茎蒜羞磊蒜嚣薹赫磊黼，言盏辜嘉妻竿蓁篱篙盟篇嚣兽鬈萎羹翟麓某篓颚黼激并鬣名苫旱票正循ｄ，蓄孟霉譬毫萎髫鬻善氅凳主耄鬈冀銎篙萎喜款溜篆磊苫蒜黑：ｏ由此可见，钢套管在旋人时主要在接近隧道时州荆：只服／：州研工取胜迎司飓上保作囚系伺天，日日日日旧拍姐阳旧姐鲴阳万方数据・轨道工程・中部紧靠以的２个固定连接处后浇带（２个砚：）的混凝土。⑤连接１０ｄ后，浇铸剩余的弘。后浇带的连接在２４ｈ之内完成，后浇带的混凝土浇筑在４８ｈ之℃内完成。当底座板混凝土温度超过３０时，不对底座板进行张拉连接。５结束语针对沪杭高铁线下工程以桥梁为主的特点，根据国际上首次研究应用的连续底座板单元划分设计、分段张拉连接的施工技术，在实际应用中解决了长桥上ＣＲＴＳ１１型板式轨道底座板无法一次施工完成的问题，实现了长桥上多作业面同步快速和精确施工。在底座板的施工单元划分和纵向连接中，优化了资源，提高了施工效率，满足了高速铁路的运营速度要求，为以后的类似工程提供了借鉴。参考文献［１］尹承红．ＣＲＴＳＩＩ型板式无砟轨道底座板施工技术［Ｊ］．山西建筑，２０１１，３７（２０）：１６２．［２］许爱峻．桥上ＣＲＴＳＩＩ型无砟轨道底座板张拉施工技术［Ｊ］．山西建筑，２０１０（２０）：４３．［３］王强，季文玉．京津城际ＣＲＴＳＩＩ型无砟轨道底座板施—工技术［Ｊ］．铁道建筑，２０１１（６）：４３４４．图１０横径收敛变形为２・ｌｍｍ；出入场线垂直位移大都在６ｍｍ以内，最大垂直位移为９．８１ｍｍ，水平位移大都在６ｍｍ６结束语以内，最大水平位移为６・１ｍｍ，横向收敛变形大都在８ｍｍ以内，最大横向收敛变形为９．７ｍｍ；下行通过对浅埋隧道地表附加应力对隧道的影响线垂直位移大都在６ｍｍ以内，最大垂直位移为以及钻孔灌注桩及梁板对既有地铁隧道的影响分９．０４ｍｍ，水平位移大都在３ｍｍ以内，最大水平位析，提出了合理有效的动态监测与控制措施。通过移为３．３ｍｍ，横向收敛变形大都在６ｍｍ以内，最桩板梁施工对浅埋地铁隧道影响的动态监测与控大横向收敛变形为９．８ｍｍ。锣｝道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３ｆ９Ｊ１｜３万方数据