隧道基础沉降观测研究

摘要：隧道的纵向沉降及其不均匀性，将会引起隧道结构的附加内力、变形，对接头防水构成威胁。隧道的长期沉降监测数据可以反映纵向沉降在长期运营中的发展情况，沉降分析结果是隧道安全性和运营时间评估的基础资料，有利于发现隧道内部结构变形或外部地层变化可能存在的隐患，从而及时采取有效工程防治措施，避免灾难性事故的发生。

关键词：隧道工程；基础沉降；沉降观测

abstract: the tunnel longitudinal settlement and its irregularity, will cause the tunnel structure of the additional internal force and deformation of joint waterproof pose a threat. tunnel long-term settlement monitoring data can reflect the vertical settlement in long-term operation of the development situation, settlement analysis result is tunnel safety and operation time to evaluate the basic information, which is beneficial to find inside the tunnel structure deformation or external formation change possible hidden danger in time, so as to take effective prevention and control of engineering measures, avoid catastrophic accidents.

keywords: tunnel engineering; foundation settlement; settlement observation.

中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2013） 高速运行的列车车辆对于隧道路面的平顺程度要求极高，就地铁或者铁路隧道而言，轨道诚泰中心的高程偏差均应小于5mm。当结构受力失衡之后，容易使狭长的隧道发生局部的变形，进而造成轨道的线形的变化，影响列车的正常运行。由此可见，隧道基础沉降观测是不可缺少的。本文从隧道基础观测技术的原则、要求、方法等方面对其进行简单地介绍。 1、隧道的沉降分析

以地铁隧道为例，由于地铁的隧道结构体为条形状，呈现一定的柔性，在地质条件不稳固状态下极易产生变形，而地下车站结构体相对较大，垂直位移要比隧道会小得多。在工程管理中，无论从结构安全还是行车安全上考虑，密切关注的是隧道相对车站的垂直位移。所以，对隧道的沉降分析应重点分析隧道相对于车站的隆沉，也就是沉降监测点相对于工作基点的变化。

隧道沉降监测点数量较多，且相邻测点之间的结构体呈现一定的刚度，如果仅仅对单一沉降测点的变化进行分析，即不方便，又不能全面地反映出隧道纵向的整体沉降情况。所以，沉降分析宜采取整体分析，可按隧道的上、下行线逐条或区间逐段去分析。较直观的方法是将监测的报表绘制成“监测点沉降量曲线图”，即将每一期各测点的累计沉降量曲线绘制在以隧道里程（或测点）为横轴，沉降量为竖轴的坐标系中，同样方法绘制 “监测点沉降速率曲线图”，这样便能直观地从图上看出整条隧道的沉降情况、规律和趋

势。必要时还可将隧道纵向地质剖面图及隧道纵断面绘制在“监测点沉降量曲线图”下方，更有利于分析隧道沉降的成因，做出正确推测。

隧道如建在地质稳固的基础上或经历长期的稳定，相邻期监测计算的高程变化量会很小，可以通过采取监测基准网点对隧道监测点作稳定性检验，以判明隧道监测点两期高程的差异是否为测量误差引起的。

2、隧道观测沉降的基本原则和隧道观测面的布置 2.1 沉降观测基本原则

隧道基础沉降观测的主要是指隧道内线路基础的沉降观测，及隧道的仰拱部分。其他的如洞顶地表沉降、断面收敛变形、拱顶下沉等不列入隧道基础沉降观测的内容。

观测时间是在隧道主体工程完工后，观测期不少于3各月，观测数据不足或者施工完成后沉降评估不能满足设计要求时，应该适当地将观测时间延长，确保观测数据的完整性。 2.2观测断面的布置

观测断面的布置以无砟轨道为例：

2.2.1隧道内一般地段的沉降观测断面的布设根据地质围岩级别确定，一般情况下ⅲ级围岩每400m、ⅳ级围岩每300m、ⅴ级围岩每 200m布设一个观测断面，ⅳ级围岩隧道及位于第四系沉积层地下隧道断面间距沿线路纵向不大于50m；一般情况下ⅲ级围岩每400m、ⅳ级围岩每300m、ⅴ级围岩每 200m布设一个观测断面，ⅳ

级围岩隧道及位于第四系沉积层地下隧道断面间距沿线路纵向不大于50m；

2.2.2地应力较大、断层破碎带、膨胀土、湿陷性黄土等不良和复杂地质区段适当加密布设适当加密布设适当加密布设适当加密布设。

2.2.3 隧道洞口至分界里程范围内至少布设一组观测断面，而明暗交界处、围岩变化段及变形缝位置应至少布设两个断面。 2.2.4隧道洞口不大于10米的变形观测是由隧道专业完成，黄土隧道进出口进行地基处理的地段，一般从洞口起没25米处布设一个断面。

2.2.5施工降水范围内至少布设一个观测断面。 3、观测方法和观测要求 3.1观测方法

沉降观测一般采用水准测量法，仪器宜采用精密水准仪，观测用基准点应定期与不小于二等水准网进行联测，确保基准点的准确可靠。精密水准仪是最适合无砟轨道路基沉降观测的方法，其观测时首先应在观测部位埋设沉观测点，然后用精密水准仪对工作基点和沉点进行观测，再通过工作几点的高程计算观测沉降点的高程，最后将计算得到的高程与上一周期的高程两相对比得出沉降量。 3.2观测基本要求 3.2.1观测精度

首先在观测之前，要根据评估指南上要求的沉降水准的测量精度

±1mm，结合目前仪器测量精度，然后采取统一标准。 3.2.2 观测频率

观测频率随着沉降速率的变化而变化，当沉降越小时，观测的频率越小；反之沉降越大，观测的频率也随之增大。如若出现沉降量骤然加大，这就需要跟踪进行观测，然后分析其出现的原因，并采取相应的补救措施。

沉降观测的开始时间是在仰拱施工结束后立即进行的，直至隧道沉降稳定之前，都要定期进行观测并详细记录观测资料，然后再根据这些详细的观测数据资料绘制沉降时程曲线图。沉降观测时间分为两个阶段：第一阶段是在隧道隧底工程完成之后；第二阶段是在无砟轨道铺设完成后。每阶段的沉降观测在开始时可一般每周观测一次、以后可根据两次观测的沉降量调整沉降观测的频度，但2两次的观测沉降量不宜大于1mm，以某隧道基础沉降观测频次为例，如下图：

3.2.3 沉降观测的“五定”原则

“五定”原则包含人、机以及环境等三个大的方面，详细可分为：沉降观测基点和被观测物上的沉降观测点要稳定；所使用的一起、设备性能要稳定；观测人员要稳定；观测的环境条件最好基本一致；观测的路线、镜位、程序和方法要固定。坚持“五定”原则，不仅在客观上减少了观测误差的不定性，同时也保证了各次复测与首次的观测结果更具有可比性，使观测的沉降量更真实、可靠。

3.2.4观测中应该注意的事项

①严格按测量规范的要求进行量测，每次观测前要对仪器进行检查并作出记录，每次观测尽量使用同一台仪器，避免造成不必要的误差；

②前后视观测最好使用同一水平尺；

③各次观测必须按照固定的观测路线进行观测，依据沉降观测点的埋设要求或布置图，确定沉降观测点的位置或里程。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，保证各次观测均沿同一路线；

④观测时要保证洞内空气良好、无车辆等影响，观测环境尽量保持基本一致；

⑤当仪器上的成像清晰，稳定时再读数；

⑥随时进行观测，随时检核计算，观测时要一次性完成，中途不能中断；

⑦在雨季前后要联测，并检查洞外水准点的标高是否有变动； ⑧所有的参加观测的人员必须经过专门培训合格方可上岗。 3.2.5 观测资料整理要求

①所有观测数据必须真实准确，并有可追溯性，不得造假，记录必须清晰，计算成果和图表必须清晰，不得涂改，测量、记录人员必须签名。观测资料应齐全、详细、规范符合设计要求。 ②观测数据必须当天及时输入电脑，核对准确无误后在进行保

存，并及时将沉降观测资料输入沉降管理信息系统，以此保证各相关单位在观测过程中实施监督控制。

③对于自动采集的数据采集后应及时进行核实，核对无误后保存；

④按照提交资料要求及时对观测数据进行整理、分析、汇总，并根据观测资料及时绘制每一个观测点的时间-沉降曲线图。 ⑤所有观测数据均需监理工程师现场确认、审核；

⑥观测数据作为铺设无砟轨道前评判隧道基础工后沉降是否满足要求及作为工程竣工验收的依据。 参考文献

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作者简介：何兰英（1979），女，1979年生，中铁三局桥隧公司员工，助理工程师，主要从事铁路隧道工程施工。