电力隧道顶管工作井监测方案及实测分析.pdf

第6 期 2 0 0 7 年6 月 广东 土木与 建筑 GUAN GDONG AR CHI T E CT U RE C I VI L ENGI NE E RI NG N o 6 J U N 2 0 O 7 电力隧道顶管工作井监测方案及实测分析 李均宏 刘庭金 ( 华南理工大学土木工程 系 广州 5 1 0 6 4 0 ) 摘要 ： 以某电力隧道工作井及顶管顶进 过程信 息化施 工为例 ， 介绍工作井的监测方案， 并对实测数据进行信息 反馈和指导施工 为减小周边环境影响和预防工程事故提供 了依据 ， 为今后 同类工程的设计 、 施工和监测提供参考。 关键词： 顶管工程 ；电力隧道 ；工作 井；监测 ；实测分析 顶管施工的工作井除与普通建筑基坑一样在土 压力作用下产生变形之外 其后座侧墙还将承受顶 管 顶进 的 巨大水 平反 力 因此通 过 现场 施 工 监测 及 时掌握坑 内岩土性状 、 支护结构变形和周围环境条 件变化 反馈信息指导施工 ， 以实现信息化施工 ， 就 显得十分必要 本文结合笔者参与的某电力顶管工 作井的工程监测实践 对顶管工作井的现场监测和 信息反馈作一简单介绍 1工程概 况 拟 建 的 2 2 0 k V麒 麟 变 电 站位 于广 州 市 天 河 沙 河镇银河村境内 北临环城高速路 东临燕岭路 ， 西 邻银河村工业用地 南边和东边为沙河涌。麒麟 天 河电力输送隧道是变 电站电力输 出的主通道 分为 麒麟站隧道段和燕岭路隧道段 全长约 1 8 2 3 m 沿线 布置有 1 0个工作井 深 1 2 1 4 2 3 9 4 m 其布置简 图 如 图 1 所示 图 1 顶 管 工 作 井 平面 布 置 简 图 施工场地地质条件较复杂 地层主要 由花岗岩 残积 土和饱 和含水 中粗 砂层 组成 麒 麟 站隧道 段施 工场地 较开 阔 地 下管 线少 地层 主要 为饱 和 中粗砂 层 ： 但燕岭路 隧道段则施工场地有限 地下管线多 ， 地层主要为花岗岩残积土和含水中粗砂层 隧道沿 线路段为广州市最繁忙 的交通主干线之一 重车多 且车流量 巨大 施工期间必须保证交通畅顺。该 电 力隧道采用土压力平衡式顶管法施工 顶管外径分别 为 3 5 8 m和 4 2 m 依据有关规范标准 综合分析本 基坑工程的破坏后果、 基坑和基坑周围环境， 确定工 作井的安全等级为一级 沿线共布置 1 0 个工作井 其中单数号为顶进井 双数号为接收井 采用钢筋混凝土连续墙加多道混 凝土内支撑支护体系 ， 典型平面及剖面如图 2所示 。 连续墙厚 6 0 0 m m大部分墙底已进入微风化岩层 少部分进入 中风化岩层 混凝土内支撑尺寸为 6 0 0 x 6 0 0 强度等级为 C 3 0 o沉降 水 平位移监测点 图 2工 作 井支 护 结 构 及 监 测 点 布置 简 图 2 监测 方 案 2 1 施工 安全 监测 内容 该 工程顶 管工 作井 除 了在 土压 力作用 下产生 变 形外 其后座侧墙还将承受顶管顶进 的巨大水平反 力 最大可达 2 5 0 0 t 以上 将使工作井产生较大的侧 向位移 而危 害周 围地下 管线 和设施 并可 能导致 连 续墙开裂而失效 为保证施工时工作井基坑和周围 建筑物 、 地下管线的安全 必须采取一套完备的施工 监 测方 法 根据设计单位提供 的工作井基坑支护工程设计 监测点布置图 本工作井基坑施工安全监测主要项 4 5 维普资讯 http:/ 2 0 0 7 年6 月 第6 期 李 均宏等： 电 力隧 道顶 管工作 井监 测方案 及实测 分析 J U N 2 0 0 7 N o 6 目为围护结构的侧 向位移 ( 测斜 ) 、 顶 面沉降和顶面 水平位移 2 2 测 点 布置 本工程的施工安全监测以现场监测为主 及时 分析处理测试数据 对施工进程实施有效监控 ( 1 )围护结构侧向位移 ( 测斜 ) 测点布置： 设于预计出现较大位移的地方， 与顶管轴线相交 的两侧壁测斜 管埋设在 隧道 外侧 0 5 m处 其余两侧壁测斜管则埋设在侧壁中部 以了 解基坑各侧壁在开挖及顶管施工阶段 的变形情况 其中 3 工作井基坑测点平 面分布如图 2 测点埋设： 设于每个工作井基坑开挖深度 3 倍距离外的稳定地方。基坑开挖前可打入 g 1 5 左右、 长 1 1 5 m的钢筋。 地面用混凝土加固。 作为基准点。 测定方法： 顶面沉降观测按有关规范4 -6 的 要求进行 主要采用精密水准仪 通过测读基准点与 相应监测点上水准尺的读数 算出前后视的高差与 测点的高程 获得当次沉降增量和沉降总量 数据处理： 利用测量获得的高程数据， 计算 围护结构顶面沉降 作出沉降 时间曲线 监测 围护 结 构垂 直变形 情况 ( 2 )围护结构顶面沉降 测点布置： 设于工作井连续墙顶面中部， 以 了解围护结构顶部在开挖及顶管施工阶段 的垂直变 形情 况 如 图 2 测点埋设： 设于连续墙的顶面， 必须露出连 续墙顶面一定高度以便放置水准尺 并在相应位置 做好 显 眼标 记 基准点 的设 置方法 同前 测定方法： 按有关规范的要求进行， 主要采 用精密水准仪进行测量 。 方法同前 数据处理： 利用测量所得的高程数据， 计算 围护结构顶面沉降 作出沉降 时间曲线 监测围护 结构垂 直变 形情 况 ( 3 )围护结构顶面水平位移 测点布置： 设于工作井连续墙顶面中部 。 以 了解围护结构顶部在开挖及顶管施工阶段的水平变 形情 况 如图 2 测点埋设： 设于连续墙的顶面。 可同时兼作 围护结构顶面沉降的监测点 测定方法 ： 采用直角坐标法测定各测点的坐 标 获得测点的位移总量 数据处理： 利用测量所得的位移数据， 计算 围护结构顶面水平位移 。 作出 ( 1 ， ) 方向水平位移 46 时间曲线 监测围护结构水平变形情况 2 - 3 监 测频率 参照建筑基坑施工安全监测要求以及广州市基 坑安全监测的有关规定 本工作井基坑工程的观测 时间与周期确定为： ( 1 )各监测项 目在工作井基坑开挖施工前应测 得稳定 的初始值 且不应少于 2次 ( 2 )各项监测项 目在工作井施工期间( 基坑开挖 至顶管施工结束) 每天观测 1次： 当结构变形超过有 关标准或场地条件变化较大时 应加大观测频率 ( 3 )当变形超过警戒值或出现危险事故征兆时， 需加大观测频率或进行连续监测 每次监测结果及 施工单位的处理意见应及时向业主、 设计 、 监理单位 如实 反映 根据上述要求监测时间按工作井基坑开挖至 顶管施工结束的施工工期为 3个月计算 则各监测 项 目的监测次数为 9 0次( 不含特殊情况加大监测频 率而增加的次数 ) 2 4安全监测的警戒值 本工作井基坑安全等级为一级 ， 参照建筑基坑的 安全监测要求 其施工安全监测警戒值确定见表 1 。 表 1安全监测的警 戒值 3 监测信 息 的反馈 在隧道沿线的 1 0个 工 作井 基坑 中 3 井 基 坑 所处的地质条件较差 主 要为花岗岩残积土 含水 量较 高 、 强度 低 。 其监测 结果 具有 一定 的代 表 性 因 此 本 文 主 要 就 该 基 坑 的监测结果进行分析 3 1 围护结构侧 向位移 监测成果分析 3 井基坑 自2 0 0 6年 4月开始浇筑混凝土连续 墙和内支撑 至 6月 7日 图 维普资讯 http:/ 2 0 0 7 年6 月 第6 期 广东 土木 与建筑 J U N 2 0 0 7 N o 6 已开挖 至一 1 1 0 m 第 2道支撑 已浇注完毕且开始受 力 从 图 3可 以看 出 该 日测得 的连续墙 最 大位移 为 2 2 7 ram( 向 基坑 内 ) ， 处 于 开 挖 面 以 下 ， 深 一 1 2 8 8 m， 接近围护结构测斜位移警戒值( 2 5 ra m) ， 且有继续增 大的趋势 结合图 5进行分析 得出该管所在连续 墙侧壁处于不稳定状态 分析其可能原因 ， 主要是 ： 槽壁稳定性差 护壁泥浆性能低劣 、 泥浆在沟槽 内搁置时间过长等都会使泥浆和土压力之间丧失平 衡而发生槽壁坍塌 ： 钢筋笼 吊放操作不当。吊放 时未对准单元槽段 中心 且起重机操作不当或钢筋 笼 被风 吹 至摆 动 而损 坏槽 壁 壁面 开 挖 后连 续 墙 侧 壁上可见外露的钢筋笼 壁面非常粗糙 ： 接头箱施 工质量不 良 当某个槽段的混凝土初凝后 吊出接头 箱时 未清除附着在已浇注混凝土表面上的水泥浆 与稳定液混合而成 的胶凝物 影响了连续墙槽段与 槽段之间的整体性与止水性 在随后的数天内增加 了监测次数并将结果告知施工单位 使施工单位及 时采取了安全措施 在井底做好了 H型钢临时支撑 2 0 0 6年 7月初开始回填并拆除临时支撑 约 1 个月 后 回填 完毕 期 间一直 进行 跟踪 监 测 从 直 至 2 0 0 7 年 1月 的多次 监测 结果 来 看 采取 的安 全措 施 有效 遏止了该工作井基坑围护结构 的侧 向位移 至今未 出现增 大趋势 已处 于稳定 状态 3 2 围护结构顶面沉降 监测基准点设于基坑开挖深度 3 倍 以外的稳定 处 采用 D S Z 2自动安平水准仪对连续墙墙顶沉降 点进行观测 首次观测时按 同一水准线路同时观测 2次去平均值作为初始值 测得 的数据如图 4 现分 析如下 ： 墙顶最大沉降约为 3 ram， 分别发生在第 2 道支 撑开 始受 力后 、 井 底 临时钢支 撑施工 后 、 井 底 正 回填并拆除临时钢支撑时 ： 部分墙顶有上升趋势 ， 其主要原因可能是水位上升产生的上浮作用 位 移( m m ) 6 0 0 2 0 0 0 之 0 _ 4 0 i 广 图 4 3 工作 井 沉 降 时 间 曲线 3 - 3 围护结构顶面水平位移 采 用 电子全 站仪对 连续墙 墙顶 水平位 移测 点进 行观 测 每次 观 测 时对各 测 点采 用 盘 左盘 右 观测 的 0 D 之D _ 4 D _ 6 0 8 0 1 0 0 2 0 1 0 0 0 1 0 之 0 3 0 _ 4 0 - g ( m m ) ( a ) X方向 时间( d ) 时间( d ) 位移( m m ) ( b )Y方 向 图 5 D 3 4点的水平位移 时间曲线 方法取平均值。 以 D 3 4点为例 ， 测得的数据如图 5 。 现分析如下 ： 墙顶最大水平位移约一 7 7 ra m( 向基 坑外 ) 其主要原因可能是连续墙墙底未到达强风化 岩层 开挖后 墙体 发 生微小转 动 上部往 坑外 而下部 往井 内： D 3 4点 y向位移比 向大 ， 主要是 因为 y向基本垂直于井壁 向则基本平行于井壁 而连 续墙墙体变形方 向一般是向基坑内或基坑外 ：测 点水平位移有所波动 主要是受 日照、 温度等气候 因 素影响 4结语 本文详细介绍 了某 电力顶管隧道工程工作井的 监测方案 并对工作井施工及顶管顶进期间的实测 数据进行了分析反馈 及时掌握了施工期间工作井 的安全状态 并基于监测结果对结构薄弱环节进行 了调整和加强有效保证 了工作井和顶管顶进施工 的安全 ， 为今后类似 电力隧道顶管工程的设计、 施工 和信息化监测积累了经验 参考文献 1 陈忠汉 ， 黄书秩 ， 程丽萍深基坑工程 M 北京 ： 机械工 业 出 版 社 1 9 9 9 2 G J B 0 2 9 8广州地 区建筑基坑支护技术规定 S 3 j c j T 8 - 9 7 建筑变形测量规程 s 4 G B 5 0 0 2 6 9 3 工程测量规范 S 4 7 维普资讯 http:/