第八章　监测技术应用及分析

第一节　主要监测项目及控制标准

根据施工图设计，监控量测项目主要有：道路沉降、建筑物沉降及裂缝、洞内收敛及拱顶沉降、爆破振速等。

1#竖井、3#竖井及电缆通道竖井开挖过程中对竖井收敛、周边地面沉降及周边房屋沉降进行监测。竖井开挖时对周边建筑物及地表沉降及竖井收敛均在控制范围内。

盾构隧道监测内容有：地表沉降监测、盾构管片已安装地段洞内净空收敛及管片上浮监测；盾构周边建筑物（碧海湾小区、海湾中学、龙年电子厂、正雄电子厂、芙蓉楼、碧海湾洗车）沉降观测。硬岩处理段，爆破时爆破振动速率及周边地表、建筑物沉降监测。

暗挖隧道监测内容有：拱顶下沉和水平收敛监测，地表沉降监测，1#竖井周边建筑物监测，1#、3#竖井及19标竖井井口连续墙沉降及倾斜监测，周边地表沉降、井口收敛监测。

监测时布点方式及方法具体见表1-7和表1-8。

第二节　监测成果与针对工法实用性分析

一、建筑物监测

本标段工程范围内由上到下分别为第四系全新统人工堆积层、海积层、海冲积层、坡洪积层、残积层（Qel）、加里东期混合花岗岩（Mγ3）。隧道主要穿越残积层及加里东期混合花岗岩层。隧道顶埋深约10～30m。

第四系全新统人工堆积层由于土质的差异性，具有较强透水性；残积层呈饱和状态，透水性不强，但遇水容易软化；全风化、强风化、中风化有较强透水性，透水性随节理裂隙发育程度而改变。

地层渗透性差异砂层及基岩中的水具承压性，基岩裂隙发育，孔隙水与裂隙水相互连通。

距FW9与FW12监测点沉降超限最近的钻孔（ZD-XG-005）显示：地表以下3.0m为杂填土、3.0～5.1m（层厚2.1m）为淤泥层，5.1～6.1m（层厚1.0m）为粉砂，6.1～10.1m（层厚4.0m）粉质黏性土，10.1～11.0m（层厚0.9m）为砾砂层，11.0～15.0m（层厚4.0m）为砂质黏性土，15.0～23.0m（层厚8.0m）为全风化混合花岗岩，23.0～33.4m（层厚10.4m）为强风化混合花岗岩，33.4m以下为微风化混合花岗岩。碧海湾小区10号、11号、12号楼距基坑边为9.78m，为8层住宅楼，基础为ф480沉管灌注桩基，桩长15m，楼房基础底面处于砂质黏性土层上。

1.建筑物监测点布置

开挖前，按照要求布设了道路及周边建筑物沉降监测点，点位如图1-28所示。

2.沉降监测分析

碧海湾小区建筑物，部分点的沉降值已超过警戒值30mm，其中较大沉降点为11#楼FW9点，累计沉降54.61mm，FW12点累计沉降50.43mm。其历时曲线图如图1-29所示。

其他建筑物超过或邻近警戒值的点分别为：9#楼FW1点累计沉降30.15mm，FW4点累计沉降29.39mm。10#楼FW5点累计沉降31.08mm，FW8点累计沉降28.08mm。12#楼FW16点累计沉降33.14mm。以上各点最近两个月的监测变化情况见表1-9。

由表1-9可知，在出现较大沉降之后近四个月内监测得出碧海湾小区建筑物超过警戒线的点变化已经趋于稳定，其余监测点沉降较小，在允许范围内。

截止到2010年4月30日，盾构区间影响建筑物最大沉降点4#楼L2点，累计最大沉降16.52mm，海湾中学累计最大沉降点B1-33，累计沉降11.21mm。建筑物沉降均在允许范围内，变化基本处于稳定状态。

二、隧道监测

1.1#竖井

1#竖井属全风化与强风化交接的地层，根据监测数据，隧道开挖一周内沉降较大，掌子面后10m处拱顶下沉达30mm左右，隧道在仰拱闭合以后，累计沉降值大部分在50mm以内趋于稳定，沉降基本可控。

部分超过警戒值的点，YX1-14点（里程CK32+115）离掌子面65m处，累计沉降71.64mm，监测期间沉降历时曲线如图1-30所示。

2.3#竖井

3#竖井属于强风化地层，根据监测数据，隧道开挖在一周内沉降较大，大部分点沉降在15mm以内，隧道在仰拱闭合以后，累计沉降值大部分在30mm以内，沉降趋于稳定。

部分超过警戒值的点如YJ3-30（里程CK33+390）处离掌子面150m处累计沉降73.72mm，监测期间沉降历时曲线如图1-31所示。

3.明挖段

明挖段18m长隧道，截止到2010年1月11日沉降最大点累计沉降105.27mm。

沉降原因分析：隧道上台阶为淤泥质黏土层，承载力非常低，下台阶及底板为砂层，隧道开挖不可避免地要流失地下水，砂层失水后，孔隙比变大，地层固结而引发沉降。采取的施工控制措施：1）尽快封闭隧道的边墙、仰拱，及时施作二衬；2）二衬混凝土达到设计强度后及时进行背后回填注浆；3）尽早施作二衬及防水。

明挖段18m长隧道进洞1m处MYJ-1累计沉降105.27mm，其历时沉降曲线如图1-32所示。

分析原因：10月、11月在开挖本段时出现过三次涌砂突泥，因抢险造成初支闭合不及时，累计沉降较大；后期通过注浆加固、增设临时仰拱、边墙及仰拱初支闭合后，沉降明显减小。由以上各图可知，超出警戒值的监测点目前均趋于稳定状态。

三、道路监测

（1）1#竖井、3#竖井掌子面附近地段一周沉降15mm左右，累计沉降值大部分在30mm以内，沉降趋于稳定，沉降处于可控状态。1#竖井道路DYX8-1处累计最大沉降225.42mm，其监测期间沉降较大点历时沉降曲线如图1-33、图1-34所示。从曲线可以看出监测点已基本趋于稳定状态。

（2）19标盾构接收井～3号井监测数据分析见表1-10。

3#竖井机场方向道路沉降超限测点DLZ11、DLZ12、DLY12和DLY13历时曲线如图1-35所示。

分析：

（1）3#竖井往机场方向道路沉降大部分测点已超出警戒值。评估图表未全部列出，以沉降累计值较大的点DLZ11、DLZ12、DLY12和DLY13分析。隧道内拱顶沉降及水平收敛都未达到报警值。

（2）3#竖井机场方向掌子面里程为：左线ZDK33+283.6，右线ZDK33+322。

（3）测点DLZ11位于里程ZDK33+260位置，2009年5月29日开挖隧道ZDK33+248对该点有影响，开始有下沉趋势，2009年6月19日进行隧道内ZDK33+260段上台阶开挖，累计沉降值为10.57mm；2009年6月26日进行隧道ZDK33+260位置下台阶及仰拱开挖，沉降变化至28.29mm。该位置虽然完成初支闭合，但沉降还在增加，直至2009年7月30日之后测点变化速率才减缓，累计沉降值达到66.89mm，2009年7月30日之后趋于稳定，但累计沉降达到73.04mm，已超限。

（4）其他测点与测点DLZ11相似，在开挖至该位置前大约10m左右位置开始变化，开挖过30～50m位置才慢慢趋于稳定状态。

四、爆破振动监测

右线硬岩处理段进行爆破振速监测，主要监测的项目有：芙蓉楼（距爆破区域15m）、龙年电子厂（距爆破区域23m）、左线隧道、碧海湾洗车行（距爆破区域70m左右）。从监测数据看，爆破前期震速较大，部分爆破振速超过允许值1cm/s。其中芙蓉楼垂向最大振速8.1cm/s，径向最大振速4.0cm/s，切向最大振速3.2143cm/s。龙年电子厂、碧海湾洗车行垂向、径向、切向振速均在允许范围内。左线隧道垂向最大振速3.5cm/s，径向最大振速1.7cm/s，切向最大振速1.1cm/s。从监测数据分析原因：1）药量过大；2）芙蓉楼周边混凝土地面与地表下层砂土层整体性较差；3）地质环境较差。采取措施：调整最大段装药量，加强设施保护。

采取措施调整后，芙蓉楼垂向振速控制在2cm/s以下，垂向、径向振速基本上控制在允许值范围内。龙年电子厂、碧海湾洗车中心、左线隧道垂向、径向、切向振动速率基本上控制在允许值范围内。

第三节　合理化建议

由于隧道工程的特殊性、复杂性和隧道围岩的不确定性，对隧道围岩及支护结构进行变形监测是保证施工安全必不可少的手段。周边碧海湾小区居民楼由于前期基坑开挖过程中的监测布点不够及时，导致开裂前没有发现任何沉降，最后导致严重的房屋开裂后果。

在以后的工程中为避免发生小区房屋开裂情况，工程开始之初，先熟悉图纸，针对特定建筑物编制监测方案，以利监测工作的进行。工程施工过程中，通过对隧道施工现场量测获得量化信息，动态指导施工参数的调整，遇特殊情况时停工处理。在隧道施工出现较大沉降时，监测人员及时把现场数据进行处理和分析，提供施工需要相关的数据，及时向上级汇报监测情况，以及通知现场相关人员，同时加密沉降较大位置的布点，加大监测频率，提供数据信息准确，为工程施工安全切实起到“眼睛”的作用。隧道下穿道路段埋深浅，而且道路车流量大，吨位大，为确保道路不受影响，正常通行，防止发生坍塌，必须增加监测点的密度和观测频率，随时掌握隧道内部和路面的位移变化，为保证道路的顺利通行提供保障。在隧道经过居民楼、学校以及工厂厂房时必须增加监测点的密度和观测频率，随时掌握隧道施工对周边建筑的影响情况，必要时修整施工参数，尽可能使隧道开挖对周边环境的影响减少到最低。