摘 要：通过综合利用测量机器人及自动化安全监测设备，对大直径盾构下穿高速公路施工过程中的路面、周边地表、地表建（构）筑物等外部变形情况进行实时监测，利用相应的处理软件对监测数据进行综合分析，对比设计控制指标，动态调整施工参数，到达指导盾构施工的目的。实践证明，雅万高铁1号隧道所采用的监测技术稳定性好、经济实用。
关键词：大直径盾构；下穿公路；安全监测；动态控制
随着科技创新发展，施工技术日新月异，对于施工风险高、难度大的复杂工程，与之相关的工程安全监测技术也进一步得到发展。在施工条件复杂的地段，大型盾构施工会对既有建筑物和公共设施造成影响，因此需要通过合理、有效的监测手段，对受影响区域进行监测监控，做好安全预警；同时，通过对监测数据的整理分析，进一步调整施工参数、采取有效防护措施，达到指导施工的目的。
1 工程概况
雅万高铁1号隧道位于雅加达市区，隧道自万隆－雅加达高速路北侧进入地下，小角度下（斜）穿既有高速公路、高速公路收费站、互通立交、清真寺、既有居民区等，从高速路南侧出地面。设计为单洞双线隧道，隧道全长1 469m。隧道下穿的高速公路交通流量大，沿线建（构）筑物较多，主要有雅加达至万隆高速公路主道、高速公路互通环路、高速公路支道、高速公路北侧城市河流、高速公路南侧密集居民区及两座清真寺。下穿高速公路互通处施工开挖面距离既有桥梁的桥台及基础较近。
2 监测方案
2．1 监测项目
根据本工程设计图纸、现场环境、地下水文等重要参数及该项目自身特征，在盾构下穿既有高速公路施工期间，对高速公路路面、周边地表及建筑物进行沉降监测。监测项目见表1。
2．2 监测精度、警戒值及频率
盾构施工段监测要求精度：高程误差≤1．0mm；控制值：高速公路路面沉降－20～10mm；变化速率：小于2mm／d。1号隧道所采用的监测频率见表2。
3 监测技术实施
雅万高铁1号隧道盾构施工下穿既有运营（雅加达至万隆双向）高速公路，下穿距离达240m，下穿段隧道埋深12～19m，隧道覆土主要为粘性土、素填土及粉、细、中、粗、砾砂；地下水丰富，隧道位于空隙潜水层及第一、第二层承压水层之间。
3．1 监测方式确定
结合国内外盾构施工监测技术经验，地表隆陷监测大部分采用人工监测；针对盾构下／侧穿重要既有运营线一般采用自动化监测手段。为此根据本工程实际特点及重要意义，计划采用自动化监测与人工监测相结合、相互校核。借鉴国内外相关下穿重要建筑设施自动化及人工监测相关经验，通过对现场环境及地形地貌及车流量实际调查，地表最大高差达1．893m，车流量最大可达444辆／15min，通过多次研究分析及准确性验证，确定采用静力水准系统与测量机器人相结合的自动化监测形式，可将对运营线及周边环境的影响降至最低，同时可及时、准确掌握施工对运营线及周边环境的影响程度［1－2］。
3．2 监测点布设
3．2．1 准备工作
（1）仪器改造：因下穿部位少部分区段路面高差稍大，根据实际需求对现有仪器进行相关改造。
（2）现场试验：根据现场环境与产权单位协商，选取部分路段为前期试验路段，严格按要求安装静力水准仪，通过人工校核对自动化监测数据的稳定性、可靠性、真实性分析研究，同时分析研究该静力水准是否适用于该工程；其次通过现场试验优化安装工艺，即安装沟槽内无积水、表面封堵无渗漏，对路面破坏和现有交通影响降至最低。
3．2．2 测点布置
路面静力水准测点布设：沿盾构掘进方向，在盾构中线正上方路面埋设安装静力水准测点（累计分4段安装），中线左右两侧41m范围埋设沉降监测点，在高速公路绿化带部位依次建立观测墩（因现场环境限制，观测墩位于影响范围内，需定期校核基准点）布置平面测量控制网。区间测点＼工作基点布设见图1。
3．2．3 路面恢复
（1）刻槽段采用钢板临时覆盖，每块钢板尺寸为3cm×25cm×1m（保护措施设置见图2）。待刻槽及打孔全部完成后，将电缆线及通气／液管均安置于专用线槽，由测量人员对安装的仪器进行调试，调试通过后则可以进行槽段回填。（2）钻孔部位采用厚为1cm、直径为25cm钢板做临时保护盖（见图2），直至盾构机完全穿过高速公路后再采用热拌沥青混合料以及patchroc混合料进行回填。盾构施工期间将采用密封材料将钢板与槽之间的缝隙进行填充，保证水不下渗到孔内，保护沥青路面不被破坏。
3．3 适用性研究
3．3．1 施工期监测
盾构施工期间按要求频次采用自动化监测系统对影响范围的路面沉降、周边环境等进行监测；同时结合施工参数分析周边环境状态是否可控、安全，及时反馈相关信息；逆向反推盾构施工参数是否可优化（调整推进系数、注浆系数、注浆部位，同步注浆配合比、二次加固时间、范围等），及时调整施工参数，以达到优化施工参数的目的。
3．3．2 成果有效性分析
盾构施工对地表的影响一般可分为五个方面：先期沉降，开挖面前部沉降（隆起），通过时的沉降（隆起），盾尾间隙沉降（隆起）和后期沉降。下穿过程中部分路面隆陷监测数据见图3。由监测数值可知，隧道顺利安全下穿通过高速公路且累计变化量均＜10mm，所有测点最终累计位移均为隆起；施工过程中路面隆陷均处于可控范围。通过对盾构机实时位置及相应掌子面前后监测数据、注浆参数等进行综合成果分析：当地层结构及施工参数发生变化时，监测数据会产生一定的波动，通过进一步调整、优化施工参数（注浆参数、掘进参数）监测数据变化逐步趋于稳定，同时通过人工及时检校、核对，已证实该自动化监测数据的可靠性、准确性毋庸置疑。下穿高速公路前、中、后，通过对车流量及外部施工大型设备调查，分时段结合施工工况综合分析监测数据，该自动化监测系统受外界环境因素影响极小，基本可忽略，完全满足此类工程监测需要。
4 结束语
盾构法施工是隧道施工的主要方法，该方法极大的降低了施工对周边交通、商业运营的影响；但施工过程需对地表、周边环境进行严密的安全监测，否则可能酿成重大施工事故。雅万高铁1号隧道所运用的自动化监测手段对周边环境及运营线影响极小，同时稳定性好、经济实用，适用于下穿各种运营道路（包括市政道路、高速公路、铁路等）的监测。
参考文献
［1］宋宜蓉，陈广峰，桂轶雄，等．地铁盾构施工中监测技术的研究［J］．青海大学学报，2009，27（01）：20－24．
［2］董高峰．盾构隧道下穿既有线路施工参数控制及沉降分析［J］．工程建设与设计，2019（08）：117－121
作者：范双蒙 尹光景 单位：中国水利水电第八工程局有限公司