关键词：水源地; 连通管; 数据监测; 影响分析

自来水管、燃气管道、污水管道等地下管线作为城市、国家的基础设施的重要组成部分，其传统的施工方法是通过从地表开挖至一定深度，安置管道后重新填埋的方式完成施工，其存在着施工对交通影响大、破坏环境、安全隐患和综合成本高等问题。随着社会的发展，人们对水、电、燃气等需求的增大，采用传统施工方法势必会带来更加严重的交通、环境问题。顶管施工作为现代化的技术，其不需要从地表开挖，即可以完成管线在地下的安装，达到相关目的，其目前已在地下水管铺设、地铁管线安装、地下人行通道建设等方面得到了快速的推广应用。虽然顶管施工具有较多的优点，但是随着技术的进步，工程实际经验积累，其存在着很多的问题。在施工过程中，势必会对地下土体结构、地下其它管线、地表上建筑物等产生一定的影响，如土体发生下沉、倾斜、位移，管线发生位移，地表发生沉降，建筑物沉降受力不均发生开裂等。因此，对顶管施工开展环境影响分析具有一定的必要性，其可以了解施工区域内的土体、地表、建筑物等周围环境变化，对施工进行一定反馈性的指导，提高施工安全性，保证施工进展顺利。目前，顶管施工对周围环境影响可以采用理论法、数值模拟计算法、数据实测分析法和经验法四种。

本文采用数据实测分析方法对黄浦江上游水源地连通管工程C1标顶管施工对周围环境影响进行分析，通过对C1标段的8个沉井墙体沉降、周边地表沉降、周边坑外地下水位和周边深层土体侧向位移数据监测；对C1标段7个顶管段防汛墙沉降、顶管轴线地表和断面沉降、建筑物差异沉降和深层土体分层沉降数据监测；太浦河南侧沿线防汛大堤、护岸、桥梁等通车部分沉降数据监测，在施工过程中及时反馈了施工对周边环境的影响，为施工安全性和周围环境稳定性提供了保障。

1 监测方法、仪器及布点

1.1监测方法

建立平面及高程控制网：平面控制网主要用于观测围护墙顶、立柱顶端、相邻市政管线及道路侧向位移观测，高程控制网在施工场地影响范围外60米每个顶管段布设3个垂直位移监测基准点，采用水准测量方法一次布设成闭合环形水准网。

垂直位移监测：基准网及监测点观测按《工程测量规范》GB50026-2007二等垂直位移监测网技术要求观测，观测采用闭合水准路线时可以只观测单程，采用附合水准路线形式必须进行往返观测，取两次观测高差中数进行平差。

水平位移监测：本工程需要监测水平位移的测点较多且排列不太规则，采用小角度法和极坐标法相结合使用进行监测。

测斜监测：待判明测斜管已处于稳定状态后，取其两次测试的平均值作为初始值，开始正式测试工作。每次监测时，将探头导轮对准与所测位移方向一致的槽口，高轮朝基坑方向，缓缓放至管底，待探头与管内温度基本一致、显示仪读数稳定后开始监测。

坑外地下水位监测：降水前测得各水位孔孔口高程及各孔水位面到孔口的距离，再计算求得各水位孔水位标高，初始水位为连续两次均值。

建（构）筑物倾斜监测方法：建筑物倾斜监测是建筑物变形监测的重要内容，由于本标段沿线处于郊区，周边多数是底层建筑物，主要通过测量基础的相对沉降间接确定建筑物的倾斜。

1.2 监测仪器

表1 监测仪器表

1.3 监测布点

表2 井顶管穿越重点区域监测布点表

2.沉井监测数据分析

2.1 沉井墙顶沉降监测数据分析

图1为连通管C1标沉井墙顶沉降曲线图，从变化趋势看，在沉井顶管施工过程中，受井内顶管施工影响，墙顶点下沉较明显；随着顶管施工结束至后期阶段，墙顶变化缓慢趋于稳定。在整个施工过程中，墙顶变化最大点为QD7-3，虽然累计沉降量为-6.37mm，但未达到报警值，对环境影响在可控范围内。

图1连通管C1标沉井墙顶沉降曲线图

2.2沉井周边地表沉降监测数据分析

由图2可知，沉井下沉施工期间地表点表现为明显的沉降趋势，地表点离基坑越近变化就越大，其中DB1-1地表沉降累计值为-50.45mm，为最大点。地表沉降产生的原因是沉井的开挖将土体应力平衡打破，围护向坑内位移。针对地表沉降问题，在沉井开挖过程中，通过加大了人力、物力并在开挖结束后及时对周边进行回填土和加固施工，有效地控制了周边地表沉降速率，保证了施工期间未出现突变情况。

图2 沉井施工期间地表沉降监测变化曲线图

2.3沉井周边坑外地下水位监测数据分析

图3为JA1#沉井施工期间地下潜水水位监测历时变化曲线图，从上图可以看出在沉井期间，水位主要是呈现下降趋势，沉井下沉结束后，水位也比较平稳，后期才逐渐缓慢回升。

图3 JA1#沉井施工期间地下潜水水位监测历时变化曲线图

2.4沉井周边深层土体侧向位移监测数据分析

由图4可知，本阶段土体向沉井基坑内方向位移趋势非常明显，变化最大点随沉井下沉深度加深而向下移动，一般在下沉面下2～4m，在地下8-18m深度处位移量达到最大。施工结束后，累计位移量最大孔为CX9-2孔，累计达到49.53mm(深度15米处）。在施工期间，该区域土体测斜日变化量平均为1mm左右，最大达到2.5mm，其它测斜孔变化基本相似。引起上述变化的原因是基坑最深的地方受到坑外土压力的影响最大，从而压迫土体向基坑内位移，导致土体位移总量较大，但均未未超出报警值。在此期间，通过监测数据及时反馈，及时调整和处理周边环境及施工工序，防止了严重情况出现。

图4 沉井施工期间典型深层土体侧向位移曲线图

3.顶管段监测数据分析

3.1防汛墙沉降监测数据分析

图5为防汛墙沉降监测历时变化曲线，从曲线可以看到顶管穿越防汛墙期间，轴线防汛墙沉降变形比较有规律，顶管头部位置测点变化较小，且头部位置会出现少量隆起，在顶管机经过的位置变形基本相似，在顶管机穿过后，后期沉降较大，施工单位根据监测数据及时调整施工参数，并对沉降过大的部位进行二次补浆，有效控制了周边沉降的扩大，随着时间推移，防汛墙沉降逐渐趋于稳定。终测防汛墙沉降最大点为FX19，累计沉降量为 -29.84 mm，但未超过报警值。

图5 防汛墙沉降监测历时变化曲线

3.2顶管轴线地表沉降监测数据分析

图6为顶管推进期间地表沉降历时变化曲线图，由图可知，在顶管推进期间，轴线地表面沉降变现比较有规律；顶管机头部位置测点变化较小，且头部位置会出现少量隆起，在顶管机推过的部位沉降都比较明显；从上图数据曲线图可以看出，在顶管机经过的位置变形基本相似，在顶管机穿过后，地表后期沉降较大，沉降最大点为DB95，累计沉降量为 -37.16mm（超过报警值），随着时间推移，顶管机尾地表沉降逐步减小，在顶管推进期间各测点未出现异常变化现象。

图6 顶管推进期间地表沉降历时变化曲线图

3.3顶管轴线断面地表沉降监测数据分析

从下图断面曲线上可以看到，变形最大的测点一般在顶管的中心附近，与顶管的距离越大，变形越不明显，但各测点的变形趋势基本一致。

图7 断面曲线图

3.4建（构）筑物监测数据分析

根据图8可知，当顶管机头靠近建筑物时，机头建筑物会出现轻微隆起，隆起最大量接近3.00mm，随着顶管机进入建筑物底下，建筑物开始下沉，速率逐渐增大，日变化量最大超过-2.00mm；通过监测数据及时反馈，在调整施工参数，并对沉降过大的建筑物区域进行补浆后，有效控制了周边建筑物的沉降，随着顶管机远去，建筑物沉降逐渐减小。在顶管顶进期间房屋沉降最大点为F95，累计沉降量为 -26.88mm（未超过报警值）。

图8 顶管区间施工期间建筑物沉降变化曲线图

3.5建（构）筑物差异沉降监测数据分析

图9为JA3-JA4井顶管区间施工期间建筑物沉降差异曲线图，根据数据曲线图可以看出，当顶管机头靠近建筑物时，机头建筑物会出现轻微隆起，隆起最大量超过5.00mm，随着顶管机进入建筑物底下时，建筑物下沉速率过大，日变化量最大超过-5.00mm；通过监测数据及时反馈，在调整施工参数，，并对沉降过大的建筑物进行补浆，有效控制了周边建筑物沉降的扩大，在顶管推进期间及后期过程中建筑物累计沉降最大点为F95，累计沉降量为-26.88mm。随着顶管机远去，建筑物沉降逐渐减小。

图9 JA3-JA4井顶管区间施工期间建筑物沉降差异曲线图

3.6深层土体分层沉降监测数据分析

图10顶管区间土体分层沉降曲线，分层沉降测点主要分布在顶管轴线两侧防汛墙附近，用来监测重要构筑物附近的深层土体沉降，从上图可以看到，顶管顶进期间，受到扰动的深层土体，还是出现一定量的垂直位移，但不同深度的土体位移量偏差较大，方向也不一致，大部分测点出现明显下沉，而个别测点受机头顶进的影响则出现明显上抬，在顶管顶过后，各点都出现明显下沉，但在后期注浆后又出现一定上抬，最后逐渐趋于稳定。

图10 顶管区间土体分层沉降曲线

4.施工车辆对周边环境监测数据分析

4.1太浦河南侧沿线防汛大堤沉降监测数据分析

图11是连通管C1标沿线防汛大堤沉降变化曲线图，根据上图可以看出，在沉井施工阶段，施工车辆出渣土时，受车辆动静荷载碾压等因素，波及周边影响范围内的护岸产生明显下沉趋势，在顶管施工至顶管结束后，大堤沉降逐渐减小并逐渐趋于稳定，在顶管推进结束及后期过程中大堤累计沉降最大点为FD10，累计沉降量为-18.32mm（未到警戒值）。

图11 连通管C1标沿线防汛大堤沉降变化曲线图

4.2太浦河南侧沿线护岸沉降监测数据分析

图12是连通管C1标沿线护岸沉降变化曲线图，根据上图可以看出，在沉井施工至顶管施工阶段，施工车辆出渣土时，受车辆动静荷载碾压等因素，波及周边护岸产生明显下沉趋势，在顶管施工结束至后期阶段，护岸沉降逐渐减小并逐渐趋于稳定，在顶管推进结束及后期过程中护岸累计沉降最大点为HA93，累计沉降量为-10.95mm（未到警戒值）。

图12 连通管C1标沿线护岸沉降变化曲线图

4.3太浦河南侧沿线桥梁沉降监测数据分析

图13是连通管C1标沿线桥梁沉降变化曲线图，根据上图可以看出，在沉井施工阶段，施工车辆出渣土时，受车辆动静荷载碾压等因素，波及周边桥梁产生明显下沉趋势，在顶管施工至顶管结束后，随着重载车辆的减少，桥梁沉降逐渐减小并逐渐趋于稳定，在顶管推进结束及后期过程中桥梁累计沉降最大点为QL02，累计沉降量为-8.94mm（未到警戒值）。

图13 连通管C1标沿线桥梁沉降变化曲线图

5.小结

（1）工作井及顶管施工期间，建筑物及防汛墙均有一定下沉，通过注浆处理，在离顶管机尾50m以外沉降逐步收敛；周边最终沉降值小于20mm的测点达到95%，表明整个施工过程对周边建筑物的影响比较小；后期施工过程中，各区间沉井、防汛墙最大沉降值未超过30mm，各区间沉井、防汛墙变形趋势已经趋于平缓。

（2）在整个施工过程中，通过合理的布设各种信息监测点，实现了对工作井基坑本体及周边环境变形的充分反映；并通过对周边影响范围内护岸、桥梁及大堤道路的变形观测加强、完善和及时反馈，指导和优化施工，保证了施工安全性和周围环境稳定性。

参考文献

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