地铁隧道结构沉降监测及分析 覃望

发表时间:2020/9/23   来源:《基层建设》2020年第14期   作者:覃望
[导读] 摘要:对地铁隧道进行沉降监测可以有效反应出施工时为周边地表造成的影响和变化,在具体的施工过程中,制定测量计划时要考虑到施工的影响范围,通过科学有效的手段进行监测,并结合地表沉降监测数据和相关的监测手段,明确的反应出地铁周边地表和环境的变化,在此基础上进行综合性的分析,并在施工过成中起到指导作用。
        南宁轨道交通集团有限责任公司运营分公司  广西南宁  530000
        摘要:对地铁隧道进行沉降监测可以有效反应出施工时为周边地表造成的影响和变化,在具体的施工过程中,制定测量计划时要考虑到施工的影响范围,通过科学有效的手段进行监测,并结合地表沉降监测数据和相关的监测手段,明确的反应出地铁周边地表和环境的变化,在此基础上进行综合性的分析,并在施工过成中起到指导作用。
        关键词:地铁;隧道结构;沉降监测
        地铁隧道中出现渗漏水会降低其附近的土体水压,并提高有效应力,从而促使土体内有沉降的产生,而且局部出现渗透也会致使结构中出现不均匀沉降,导致隧道弯曲以及接缝开裂,最终进一步加重隧道的沉降现象。如果没有及时的控制渗水问题,就对隧道结构的安全性和耐久性产生负面影响,久而久之,易导致安全事故的发生。目前,大部分的地铁隧道地层基本是水分含量、孔隙比、灵敏度都比较高,黏性土较为软弱。因为施工会扰动到地层,并且随着实际使用中列车的振动,隧道十分容易出现沉降的情况。
        1地铁隧道出现沉降的主要原因
        1.1施工带来的扰动
        在进行隧道施工的时候,掘进对地层产生的扰动是无法完全避免的。施工扰动包含:开挖过程中的土体扰动;没有及时充分的进行压浆;曲线推进的时候超挖;纠偏推进的时候超挖;一旦施工造成土体扰动,就会形成超孔隙水压力区。离开此地层之后,隧道附近的周围将会释放应力,导致地层中应力场和位移场的重新分布,造成隧道出现初始沉降;此外,由于超孔隙水压力在逐渐的消散,促使地层的排水固结发生变形,从而使隧道中的主固结出现沉降;因为饱和软黏土具备一定的流动性,当扰动道土体之后,其颗粒骨架会出现一定程度的调整,造成颗粒间隙变少,导致一定程度的蠕变变形,并且还会造成隧道的次固结出现沉降。
        1.2隧道周边环境的变化
        地铁工程以线型处在地下的十多米处,如果周边地质发生了变化,必然会影响到隧道。隧道的次固结和长期固结出现沉降时,土层的性质不同,其产生的沉降量也有很大的差异,达到稳定状态的时间也不一样,这就造成层隧道在纵向上的变形有差异性[1]。在饱和黏土的下卧层,主要特点是灵敏度高并且压缩模量低,当施工对这一土层带来扰动时,该土层容易出现明显的沉降,且沉降时间很久;在密实砂性土的下卧土层,其主要特点是灵敏度低并且压缩模量高,通过施工带来的扰动影响会出现比较小的沉降量,且时间持续较短。如果隧道处在相对不透水的土层中,如果水位出现上升的情况或者下降的情况,对于隧道来说等同于卸载和加载;如果隧道处在含水层的时候,水上发生上升致使土体产生膨胀,就会导致隧道上浮,反之导致隧道下降。
        1.3隧道自身渗漏带来的影响
        在隧道中的管片或者接头部位,水可以经过渗漏处的缝隙进入到内部,进而造成此段隧道出现沉降。当隧道的沉降出现差异性,时间一长就会造成隧道环节纵缝的缝隙越来越大,并且产生结构性的缝隙,加重渗漏问题,使得隧道附近的水土流失,更加加剧了隧道的变形程度和不均匀程度,久而久之形成了一个恶性循环,甚至会导致隧道的破坏性变形。
        2地铁隧道沉降的监测办法
        2.1埋设基点
        监测过程必须保证稳定可靠安全,在监测区域内建设全面系统的监测监测控制网,通过控制网实现对日常沉降监测的控制。对监测控制网进行布置的原则有以下几点:
        2.1.1监测控制网的起点和终点必须选择较为稳定的地方,且观测点和观测区的距离要适当,防止因距离过远导致监测误差过大。
        2.1.2为了尽快得到观测的结果,监测控制网应该具有尽量简单的结构。
        2.1.3在保证监测控制网有较高准确度的情况下,控制网要一次性布置全面。
        2.2隧道沉降监测点的布设
        隧道沉降监测点的示意图可以见图1,各个地铁工程可以根据实际情况适当调整。
 
        图1  地铁隧道沉降监测点的示意图
        2.3隧道地表沉降监测点的布设
        隧道地表沉降监测点的示意图可见图2,各个地铁工程可以根据实际情况适当调整。
 
        图2  隧道地表沉降监测点的示意图
        2.3数据采集
        按照测量的相关标准来说,测量的过程中,站高误差要控制在0.5mm以内。所有的测量数据都要使用标准的工程高程系统。埋设基点以及周边的水准点联合测量得到最初的高程[2]。观测过程中要对各项差异进行严格的控制,每个测量带你的读数高度差异不能高于0.3mm,没有处在同一水准线上的观测点,同一则站最多只能观测三个测量点,如果观察的数量太多必须进行重新观测和核对。第一次对观测点进行观测的时候要观测两次,如果两次结果的差距不超过1mm,取两者的平均值设定为初始数值。使用电子水准仪进行监测的时候,采集完数据可以直接将数据传输至电脑,并使用软件制图。
        结束语
        总而言之,由于我国经济实力的不断提升,地铁工程成为了人们出行的重要方式之一,在各个城市中也属于投资较多的工程项目,对于地铁隧道的结构来说,稳定性和耐用性的相关要求也越来越高,基于此,设计人员要对此方面给予高度的重视,并不断加强隧道结构的稳定性和耐用性,希望本文可以为相关工作者提供一些借鉴。
        参考文献:
        [1]杨建烽,郑余朝,陈强,等.盾构下穿既有地铁区间隧道沉降控制研究[J].隧道建设(中英文),2019,39(z2):385-392.
        [2]齐志敏.地铁隧道结构沉降监测及分析[J].中国标准化,2017,(8):242.
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