张艳斌
宁夏建筑科学研究院股份有限公司,宁夏银川 750021
摘要：通过对华电灵武电厂向银川市智能化集中供热项目黄河穿跨越工程盾构施工变形监测过程中监测方法的选择、点位布设、监测中的技术难点问题进行总结分析，并将解决方案进行研讨，从而为今后类似监测项目的方案设计和监测实施提供参考和指导。
关键词：穿跨越；盾构；水下；变形监测
1工程概况
华电灵武电厂向银川市智能化集中供热项目黄河穿跨越工程分为河西敞开段、河西始发井、盾构穿越段、河东接收井四部分。工程位于银川市永宁县与灵武市交界处，所在地黄河走向为由西南向东北方向。本工程为供热专用穿黄隧道，采用盾构法下穿黄河。
1.1工程设计方案
河西敞开段总长168m，基坑开挖深度为0~22.8m，其中放坡开挖段85米，围护结构段83米（含始发井19米），放坡开挖段采用锚网喷支护形式；围护结构段采用钻孔灌注桩+钻孔咬合桩止水形式。
河西始发井内部结构平面外包尺寸为19m*22m，基坑深度约为24.3m，主体采用现浇钢筋砼框架结构形式。始发井采用钻孔灌注桩+素混凝土咬合桩止水帷幕做为围护结构，围护竖向采用6道支撑（2道混凝土撑+4道钢支撑）及2道换撑+围檩体系，其中2道水平框架作为永久结构受力。
盾构穿越段全长1838m，开挖直径9.0m，深度大于水面下20m。采用大直径泥水平衡盾构施工，用8块预制管片拼装成环形隧道。隧道穿越黄河及黄河大堤。
河东接收井平面外包直径为23.6m，基坑深约41.8m，围护结构采用圆形支护结构和逆作法开挖工艺结合的方式，使基坑支护结构和永久性井体结构共同作用而形成良好的共同受力体。
1.2工程地质条件
工程场区位于银川地堑南段，处于黄河河床及两侧一、二级阶地区，地基土主要由第四纪全新统冲湖积、冲洪积细砂、粉土组成。水文地质、工程地质条件较简单，无断裂构造通过，区域稳定性较好。
工程场区地表水系发达，场区上部为第四系全新统黄河冲洪积层细砂，含水丰富，黄河水补充条件好，水位埋深较浅，属潜水。下伏第四系上更新统细砂具承压性，富水性好。依据水质分析资料，其水质较好。区间盾构始发、到达端头洞身主要为饱和富水的细砂层中，端头地层稳定性较差。
2监测技术分析
本工程设计方案复杂，支护形式多样，导致监测项目多、难度大、监测要求高，在宁夏地区无参考经验。在监测过程中需要解决的难题多，对今后类似项目的监测具有重要的参考意义。
2.1监测项目及监测方法的选择
结合设计要求及现场实地踏勘情况，确定本项目监测主要项目包含维护体系和隧道内及周边环境的竖向、水平位移，裂缝，内力监测，地下水位，挠度观测等内容。
本次监测主要集中在施工过程中，监测时间6个月。综合考虑，本工程监测采用传统监测手段，属于综合性监测项目。主要监测方法选择如下:（a）水平位移监测：采用边角测量与基准线法相结合的综合测量方法。（b）竖向位移监测：竖向位移监测采用几何水准的方法。（c）裂缝监测：用游标卡尺量取白铁皮标记处的位移量结合石膏饼法。（d）水位监测：用激光测距仪量取水面高结合水位计量取。（e）测斜监测：预埋测斜管配合测斜仪记录深度对应倾斜量。（f）内力监测：609读数仪配合压力表、感应元器件、应力计、轴力计等使用。（g）挠度观测：挠度计及测距仪的综合应用。
2.2监测点位布设
基准点的布设：在始发井及接收井井侧外围80m外四周各布设4个基准点，共布设基准点8个。为便于基准点数据传递，在靠近井侧附近5m范围内，各设3个工作基点。基准点和工作基点均采用施工坐标系统，便于坐标系的检核。详细做法：用挖掘机或人工在选定位置挖好基础（1*1*2m）；制作预埋钢筋和压铁（底部为200*200mm，顶部为150*150mm）并将钢筋和压铁焊接（钢筋超出顶部压铁5cm）；浇筑混凝土，捣实；将钢筋顶部磨平，刻十字；养护及明显标识。
监测点的布设：（a）维护体系及结构上的位移监测点用钢筋（φ20，长50cm）或定制监测道钉（15cm以上），在浇筑混凝土时将带十字钢钉或钢筋埋入，钢钉顶部应高于现有表面3~5cm，或在混凝土凝结后，用电钻打孔，打入带有十字的钢钉或钢筋，钢钉顶部应高于现有混凝土表面。（b）周边土体位移监测点将5m钢管（φ50mm以上）打入地下，顶部焊接钢筋，磨平刻十字，周边用混凝土做墩保护。（c）深层位移测斜用钻机打孔（孔径为测斜管直径1~1.2倍），将连接可靠的测斜管放入钻孔，灌浆后用混凝土做墩保护，维护结构测斜管的安装可与钢筋制作同步，垂直度应满足测斜要求。（d）裂缝监测时在裂缝两侧固定白铁皮（10*20cm），并做明显标记，每道裂缝不少于三处标记。（e）内力监测与现场施工预应力施加过程相一致，其中钢支撑在斜撑处安置轴力计，混凝土支撑在内部安置钢筋计。钢筋计在安装时可采用焊接或绑扎方式，也可直接采用套筒连接，连接强度应满足设计要求。轴力计在安装时应保证轴力计与钢撑同轴，连接可靠。（f）挠度与水位观测时利用现场已有结构固定点位确定监测点位的布设。（g）隧道内监测点利用管片固定螺栓布设，不再单独布设。
2.3快速掘进阶段的监测实施
盾构施工处于平稳掘进阶段时，最快单日掘进33.2m，最快月掘进704m，创下了国内大直径泥水平衡盾构施工的最快纪录。对监测点位的布设、监测频率、监测数据分析，监测的时效性都有严格要求。经监测组方案研讨，现场采取多组人员、多台设备，24小时不间断监测，以满足施工监测需要。数据处理方面每两小时汇总监测数据，并出具临时监测结果，通过网络信息平台第一时间将结果发送至相关责任方，有效保证监测精度及时效性。在施工高峰期，最多安排作业小组5组，仪器设备投入2台/组，内业数据组人数3人/工作日。
2.4盾构施工设备遮挡监测点的问题
盾构施工过程中已完成管片拼接段的顶部设有送风管道，底部设有运送轨道等设施。方案既定的监测点位的布设及监测受到影响。为使监测工作顺利开展，经监测组研讨，采取将监测点位延伸的方法，解决该问题。例如，受顶部送风管道的遮挡，预定设置在顶部的挠度监测点无法进行监测。监测过程中，现场用三角钢将本应该设置在管片表面的挠度监测点接长延伸至送风管道遮挡范围以外。有效的避免了遮挡，提高了监测的有效性。
2.5大温差环境下的监测问题
本次监测时间自十月至次年三月，本地区气温变化幅度在-30℃~30℃之间，气温骤升骤降明显。监测工作受温度影响较大，主要是对基准点及监测稳定性的影响。因此在设置基准点时埋深在冻土线以下50cm，可以有效保证基准点的稳定性。在气温骤升骤降期，分别在气温变化前、中、后加密观测，同时增加基准点的联测校核，可以减小温差对监测精度的影响，能够准确的反应监测点在气温变化过程中对支护结构的影响。
2.6监测建议
监测工作受现场施工条件影响较大，监测方案的选择、点位的布设、监测频率的调整等都应根据现场环境实时调整。在保证监测精度的前提下，因地适宜，制定适合工程的监测方法。
3结束语
近年来，随着工程规模的提升，施工难度、复杂程度也相应提高，对监测工作提出了更高的要求。本次监测在宁夏地区没有参考工程案例，在不断的摸索改进中顺利完成监测工作，希望通过本次分享，能为今后类似案例提供参考和指导。
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