盾构施工沉降监测施工要点
2015-03-27
概述：方家山核电工程排水隧道长约1085m基础地面标高为-9.0―-24.0m，结构外边线直径8.10m，属于路线长、大直径盾构施工。盾构施工持力层为4类淤泥质粘土，其厚度较大，属于高压缩性土，强度较低，成拱性差。可靠的沉降观测是盾构施工的一个关键条件，本文从以下几方面讨论关于保证盾构施工期间沉降观测精度的几个因素。
一、沉降观测期间注意事项
1.1、 仪器设备、人员素质的要求根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映出盾构施工期间临近建构筑物以及地面在盾构挖掘以及管片外侧灌浆作下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10——1/20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级)，水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟合金水准尺。
人员素质的要求，必须接受专业学习，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，能针对不同工程特点采用不同的观测方法，对实施过程中出现的问题会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到快速、精确地完成每次观测任务。
1.2、 观测时间的要求
建构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，而是整个观测得不到完整的观测意义。其他各阶段的复测，根据盾构施工进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。
1.3、 观测点的要求
为了能够反映出盾构施工期间临近地面及临近建构筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间间距以15——30米为宜，均匀地分布在建筑物的周围。地面沉降观测点一般要求埋设在隧道轴线上方，并按设计图纸要求每隔一定距离埋设与隧道轴线垂直的断面。
1.4、 沉降观测的自始至终要遵循“五定”原则
所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的水准控制点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。
1.5、 施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，测量仪器应有国家权威鉴定计量单位予以鉴定。连续使用3—-6个月重新对所用仪器、设备进行检校。
1.6、 沉降观测精度的要求
根据盾构施工土层的特点、设计单位按要求选择沉降观测精度的等级。一般性的沉降观测测量过程中，采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。方家山核电排水隧道盾构施工地面沉降监测及临近建筑物沉降监测，都采用二等水测量的观测方法进行沉降观测。
各项观测指标要求如下：
(1)往返较差 、附和或环线闭合差：，（n是测站数）
表示测站数，（L表示观测路线距离)
(2)前后视距 ： ≤30m
(3)前后视距差 ： ≤1.0m
(4)前后视距累积差 ≤3.0m
(5)沉降观测点相对于后视点的高差容差 ：≤1.0mm
(6)水准仪的精度N2+GPM3(测微器)
1.7、 沉降观测成果整理及计算要求
原始数据要真实可靠，记录计算要符合施工测量规范的要求，成果整理及计算要步步校核。
二、 具体施测程序及步骤
2.1、建立水准控制网
根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案，由建设单位提供的水准控制点根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。要求：
(1)水准控制点布设要分布均匀,便于使用。
(2)在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点，并且场区内各水准点构成闭合图形，以便闭合检校。
(3)各水准控制点布设要牢固 (水准点应做一些必要的保护设施)。
根据工程特点，建立合理的水准控制网，与基准点联测，平差计算出各水准控制点的高程。
2.2、建立固定的观测路线
水准点控制网引测完成以后，依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图，确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。
2.3、沉降观测
根据编制的工程施测方案及确定的观测周期，首次观测应在观测点安稳固后及时进行。一般在盾构施工前3天开始。
首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用N2或N3级精密水准仪。并且要求每个观测点首次高程应在连续观测3次后确定。
随着盾构施工的开始按预定观测周期进行，施工范围内地面及周围建构筑物的沉降观测也应同时进行，并随着盾构掘进沉降观测范围也进而扩展直至竣工。
2.4、将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值。从而确定出沉降量。
某个观测点的每周期沉降量：
n表示某个观测点，I表示观测周期数(I＝1，2，3……)且 H1＝H0
累计沉降量： ，n表示观测点号。
2.5、统计表汇总
(1)、根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。
(2)、绘制各观测点的下沉曲线
首先建立下沉曲线坐标，横坐标为时间坐标，纵坐标各沉降观测周期的沉降量。
将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中，连线，就得到每个周期的沉降曲线。
(3) 根据沉降量统计表和沉降曲线图，我们可以预测盾构周围地面及建筑物的沉降趋势，并将建筑物的沉降情况及时的反馈，从而及时准确的调整管片与土层间灌浆料的压力系数，正确地指导施工。特别座落在沉陷性较大的地基上重要建筑物的沉降的观测显得更为重要。
三、 小结
(1)、确定建筑物沉降观测精度的合理性。对沉降观测精度选择既不能太高也不能太低，要合理适宜，适合工程特性的需要。既不造成无谓的浪费也要保证观测结果的准确性。
(2)、在盾构施工沉降观测过程中，沉降量与时问关系曲线不是单边下行光滑曲线，而是起伏状现象。这是由于盾构机在隧道掘进管片安装后并不是马上进行注浆，此时会有一定的沉降，而在管片注浆后由于土层受压会有一定的隆起。
