盾构施工穿越禄口机场的监测变形特性分析

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[摘要]盾构隧道下穿机场施工具有技术难度大、影响因素多、控制标准高、社会影响巨大等特点，能否满足飞机安全滑行对平整性的苛刻要求，能否保证机场的正常运营决定着工程的成败。在盾构隧道下穿禄口机场滑行道及停机坪段期间，对滑行道和停机坪的沉降、平面度进行精密监测，分析滑行道和停机坪的变形规律；同时将监测结果及时反馈给业主、停机坪管理单位、监理和施工单位，从而实现了信息化施工，最终保证了施工的顺利进行和飞机场的安全运营。

[关键词]盾构施工 滑行道 停机坪 监测 信息化施工

[中图分类号] TV554+.16[文献码]B[文章编号] 1000-405X（2013）-11-214-2

南京至高淳城际快速轨道南京南站至禄口机场段工程1#盾构井～禄口机场站区间下穿禄口机场滑行道及停机坪段，隧道大致呈西南至东北走向。鉴于停机坪正常运营的重要性，机场管理单位提出了不停航施工的要求。考虑到飞机正常滑行对停机坪平整性的严格要求，本监测工程的监测项目包括停机坪沉降及停机坪差异沉降等方面。

本文总结了由于盾构隧道施工所引起的停机坪沉降变形规律，并根据施工监测方和第三方监测的特点总结了信息化施工经验，同时对监测工作的保障作用进行了探讨，对同类工程具有重要参考价值。

1工程概况

1.1工程简介

禄口机场站～禄口新城南站区间1#盾构井～禄口机场段采用盾构法施工，从1#井始发后，推行约1500m后，进入机场，隧道下穿禄口机场滑行道及停机坪后，进入禄口机场站。穿越机场段起讫点里程为YDK0+671.00～YDK1+041.877，约371米，对应推进环1360～1660环，穿越段地下无管线。下穿机场段地貌单元主要为岗地，地形波状起伏，机场穿越段覆土厚度为5.78～11.0m，左右线间距约10m。盾构穿越禄口机场滑行道、停机坪所涉及的地层分两个阶段，即全断面岩层段和上软、下硬复合地层段，复合地层约181.2m。

1.2工程地质与水文条件

隧道结构全断面岩层段主要穿越的地层为J31-3中风化安山岩；上软、下硬复合段主要穿越的地层为：顶部②-1b2粉质粘土、中部④-1b1粉质粘土、④-1c1粉土、底部J31-1全风化安山岩、J31-2强风化安山岩、局部有J31-3中风化安山岩。场址区地下水主要为孔隙潜水及基岩裂隙水，其中孔隙潜水主要赋存于①-2素填土、③层粉质粘土中。填土层结构松散，厚度不均，富水性一般，透水性较弱。③层粘性土，富水性差、透水性差。

禄口机场停机坪、滑行道采用相同的道面结构，上部为40cm厚水泥混凝土+2cm厚石屑粉找平层+18cm厚二灰碎石，下部为抛石回填，混凝土等级为C40以上。机场停机坪和滑行道均设置伸缩缝，长度方向每4.9m布置一道，宽度方向每4.9m布置一道。

1.3施工概况

穿越机场区间采用两台日产奥村Φ6450土压平衡&TBM双模式盾构机担任施工生产，穿越机场期间在全断面岩层段采用空仓掘进模式，上软、下硬复合地层段采用土压平衡模式施工。

两条隧道先后进行下穿，右线先进行下穿施工，于2013年5月2日开始下穿机场，至2013年7月9日完成推进；左线于2013年5月21日开始下穿机场，至2013年7月26日完成推进。

2监控测量

2.1监测点布设

一般情况下，道路上的测点最好是沿左、右线的中心线分别布设，能直接反映单洞掘进的沉降规律[1]。借鉴道路监测布点的基本原则，考虑到停机坪平整性的要求，在布设停机坪沉降监测点时，沿着机场线隧道左右中线前进方向每隔6m布置1个监测断面，每个断面设9～10个监测点，每个监测点间距6m。

为了掌握盾构施工过程中道面沉降变形情况，由于道路面上不能作监测标志，故采用全站仪三维红外扫描技术进行道路面全天候沉降监测，同步定期采用人工几何水准的方式进行对比监测。为了人工比对测量的准确性，每个无棱镜监测点均做了明显标识，方便人工比对照准，如图1所示。人工测量所用标尺底部加工制作焊接上尖锐钉子，方便测量时选定监测点。

2.2监测频率、周期

每个测点从盾构切口到达前30环（36米）开始监测，自动化监测频率为6次/d（即1次/4小时），速率偏大时加密到12次/d（即1次/2小时）；人工监测频率为2次/d。

监测工作始于土建施工开挖之前，止于沉降稳定之后。沉降稳定以100d的平均速率小于0.01～0.04mm/d进行判断[2]。

2.3控制标准

根据专家意见，停机坪滑行道地面沉降以及差异沉降的预警值为5mm和5/10000；报警值分别为8mm和8/10000。

3监测结果分析

3.1巡视异常情况统计分析

施工监测方和第三方监测每日进行人工巡视，防止出现路面裂缝和冒浆等不良现象；在整个下穿过程中巡视情况均良好正常。

3.2变形最大值统计分析

由统计结果可知，盾构隧道下穿机场左右线沉降均已超过控制值，由于报警及时，并及时调整盾构机工作参数，未发生安全事故。表1为监测项目累计变形最大值统计表。

3.3监测数据分析

（1）全断面岩层段沉降

全断面岩层段沉降典型断面曲线见图2。

由图2可知，隧道开挖影响范围约为两隧道中线外14m。工程施工过程中，右线隧道首先下穿机场，表现在图上为断面初期的以右线中线为中心的沉降槽曲线；右线开始施工后，断面左线中线附近测点沉降量逐渐增大，右线附近测点因左线隧道施工影响出现一定的沉降，距离左线隧道近的测点沉降量较大。最终，以两隧道中线为沉降槽中心的沉降曲线。

由于工程注浆的原因，左线中线地表有所上浮，后逐渐转化为沉降。