盾构法隧道施工过程中,盾构开挖对地层的扰动和对地层的注浆都对周围岩土体产生影响,隧道自身受力条件改变也会产生沉降和水平位移。盾构隧道结构是由管片相互拼装而成,自身结构也会产生不同程度的位移,严重时会引起结构病害影响使用功能或出现结构安全问题。所以,在盾构施工过程中,必须对隊道本身的沉降、水平位移、断面收敛等进行监测。
1、监测点布设原则
盾构法隧道结构拱顶(底)竖向位移监测点一般布设在隧道底部及隧道拱顶中心线的管片上。
在盾构法隧道施工阶段,隧道结构拱顶(底)竖向位移应与水平位移、净空收敛监测点布设在同一断面。标准盾构区间,其断面间距宜为20~30环;大盾构区间,断面间距宜为10环。
在始发与接收段、联络通道附近、左右线交叠或邻近段、小半径曲线段等区段应布设监测断面。
在地质条件复杂、地下水位高、土岩交界部位、围岩软硬不均等隧道易发生塌陷或不匀沉降的区段应布设监测断面。
当盾构下穿或侧穿重要建(构)筑物、地下管线、江、河流湖泊等周边环境条件复杂区段,也应布设监测断面。
在盾构法隧道区间联络通道拱顶(底)竖向位移应布置监测横断面,断面间距宜5~10m。在盾构法隧道区间施工完成后,拱顶(底)工后竖向位移监测宜每30环布设一个监测点。
2、观测方法及数据整理
隧道结构拱顶(底)竖向位移观测方法与技术要求及观测注意事项,与建(构)筑物沉降监测相关要求一致。隧道结构拱顶竖向位移主要采用倒尺法或悬挂钢尺法测量,即衬砌上水准点的高程由悬挂钢尺法引测得到。根据基准点的高程,利用水准仪、倒挂钢尺进行拱顶竖向位移监测,如下图所示:
隧道拱顶(底)沉降变形监测采用几何水准测量方法,使用精密电子水准仪观测,采用电子水准仪自带记录程序,记录外业观测数据文件。
隧道结构拱底沉降数据整理与建(构)筑物沉降监测相关要求一致;隧道结构拱顶竖向位移采用悬挂钢尺法计算公式为:
H= Ho+h1-h2
式中
H—监测点高程;
Ho—已知点高程;
h1—后视尺读数;
h2—前视尺读数;
其中,后、前视尺读数均带符号,点在视线以下为正,点在视线以上为负。
现在随着数字(电子)水准仪的普及,如水准仪,自带倒尺程序,可配合3米长铟钢尺进行拱顶的竖向位移监测,可进行快捷、精准的测量。