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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。 （2）复合地层段沉降
复合地层段沉降典型断面曲线见图3。由图3可知，隧道开挖影响范围约为两隧道中线外16m。在穿越该断面时，出土量有所增大，所以沉降控制有所增大，后及时调整盾构机工作参数，增大注浆量，及时补浆，沉降量得到很好控制。该复合地层段为上软、下硬地层，相比较全断面岩层，沉降量有所增加，但总体沉降趋势相近。
（3）监测测点时间变化规律
盾构隧道下穿机场过程中，机场停机坪、滑行道一般经历了“轻微沉降～快速沉降～缓慢沉降～趋于稳定～稳定”的变形过程[3][4]。
①轻微影响阶段：在盾构机机头距被测断面50m时产生影响，对测点影响的程度主要与盾构机距测点的距离、盾构机的土压力以及工作状态有关。本工程影响范围在-4.2～5.9mm之间。
②快速沉降阶段：该阶段发生在盾构机机尾穿越了被测断面的三天内，尤其是盾尾穿越的第一天，发生了最大日变量约2mm/d。该阶段沉降量为最终沉降量的主要构成部分，沉降量大小取决于盾构机施工参数及穿越顺序等因素。
③缓慢沉降阶段：该阶段发生在盾尾穿越被测断面的4～7d内，被测断面的沉降量明显减小。
④趋于稳定阶段：该阶段发生在盾尾穿越被测断面的七天到一个月间，沉降量逐渐放缓并趋于稳定。沉降量达到最终沉降量的95%。
⑤稳定阶段：最终沉降到达稳定阶段。
当同步注浆、二次补浆、土压力、盾构机掘进速度、盾构机稳定性等参数设置得当时，测点稳定所需时间相对较短，累计变形量较小。随着施工参数逐渐趋于合理，飞机滑行道和停机坪的沉降量逐渐变小，最终得到良好的控制。
两条隧道中线测点达到稳定的所需时间不同，右线上方监测点沉降稳定较快，左线上方监测点稳定较慢，这一现象主要是由于右线先施工、左线后施工引起。右线隧道下穿停机坪时，未受过扰动的停机坪土体自稳点能力较强，故沉降经过快速下沉后达到稳定的时间较短。而左线隧道下穿时，停机坪的土体已经受到右线隧道施工的扰动，故沉降需要稳定的时间相对较长。
3.4飞机滑行对地表沉降影响
盾构隧道垂直下穿了禄口机场一条备用滑行道和停机坪，重达几百吨的飞机滑行必将影响地表沉降。为了分析飞机滑行对停机坪、滑行道的沉降影响，将右线中线上的两个典型断面点作为研究对象（一个在滑行道附近，一个在远离滑行道位置），沉降量随时间变化曲线如图4所示。
根据施工实际状况，在通过上述两点时，盾构机的推进速度、注浆量等工作参数基本一致。分析可得，在其他因素基本相近时，飞机滑行加剧了停机坪的沉降约为1.5mm。
4信息化施工
工程中的施工方以及第三方监测以信息化施工为要求，力争起到信息的采集、检验、处理、分析、发布的桥梁与纽带作用，保证了信息的畅通。监测报表分日报、周报，报送手段有传真、电子邮件、短信、电话通知等形式。另外，每天还有固定人员负责监测报表的上传整理工作，将报表汇总到固定的平台便于相关各方进行统计分析[5]。
在相关各方密切配合并不断努力下，停机坪变形得到有效控制，实现了穿越停机坪的不停航施工。施工过程中曾出现出土量过大、沉降速率过大等现象，经分析上述异常情况发现，分别由注浆压力过大和推进速率过快所引起。经反馈至各方并通过专题会讨论后，异常情况均得到及时处理。
5结语
在参建各方的积极努力之下，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不停航施工顺利完成，南京禄口机场未受影响。工程施工过程中，监测人员及时发现并反馈了安全隐患，工程控制措施得以调整，工程安全得到保障。本工程监测形成以下结论和认识：
（1）在下穿机场过程中，第三方监测对各种异常现象进行了及时的预警报警，为工程安全隐患的解决提供了良好的基础，类似工程应积极实施第三方监测。
（2）两条隧道中线上方监测点达到稳定的时间略有不同，先通过的隧道，沉降稳定较快，后通过的隧道，沉降稳定较慢，这主要与后期通过时土体已经过一次扰动及稳定性差有关。
（3）在其他因素相同的条件下，飞机滑行使停机坪的沉降值增加了1.5mm左右（约占最终沉降量的15%）。
（4）信息化施工对于控制停机坪变形及异常情况起到了积极作用，在监测数据的科学指导下，经过施工单位的反复注浆，消除了飞机滑行时对飞机滑行区域造成的影响，并且在一定程度上抑制了沉降叠加的发生，从而避免了停机坪变形过大或注浆压力过大等不合理措施对停机坪造成的破坏，实现了下穿停机坪的不停航施工，保证了施工安全和停机坪运营安全。
Analysis of monitoring deformation Characteristics basing on shield passing underneath Lukou airport
XU Yuan1 CHEN Qiu-xin2
（1Nanjing Metro Construction Co.，Ltd.，Nanjing 210000，China；2College of Transportation Science & Engineering Nanjing University of Technology，Nanjing 210000，China）
Abstract：There are many characteristics when shield tunnel passing underneath the airport，including the difficulty of technology is huge，the influence factors are many ，the control standard is too high，the social influence is huge.Whether can meet the strict smoothness requirements of airport，and whether the normal operation of airport can be guaranteed determines the success or failure of project.During the period of shield tunnel passing beneath Lukou airport’s taxiway and tarmac，the settlement and flatness are monitored precisely，and the deformation regularity is analyzed.The results are timely feedback to the owners，apron management unit，supervision and construction units during the monitoring process so as to realize the informatization construction.And ultimately ensure the smooth progress of the construction and the airport security operation.
Keywords：shield construction taxiway tarmac monitoring informationization construction
参考文献
[1]于来法.地下铁道建设的第三方环境变形监测[J].测绘通报，2004（11）：48-51，57.
[2]JGJ8-2007建筑变形测量规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.
[3]金淮，张建全，吴锋波等.盾构下穿首都机场施工监测变形特性分析[J].都市快轨交通，2008，21（5）：53-57.
[4]金淮，吴锋波，马雪梅，张建全，高爱林.首都国际机场线下穿机场高速公路变形特性研究[J].都市快轨交通，2010，10：61-66.
[5]高爱林，马雪梅，金淮，张建全.盾构隧道下穿机场停机坪的变形规律[J].都市快轨交通，2010，23（1）：74-77.
[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。 （2）复合地层段沉降
复合地层段沉降典型断面曲线见图3。由图3可知，隧道开挖影响范围约为两隧道中线外16m。在穿越该断面时，出土量有所增大，所以沉降控制有所增大，后及时调整盾构机工作参数，增大注浆量，及时补浆，沉降量得到很好控制。该复合地层段为上软、下硬地层，相比较全断面岩层，沉降量有所增加，但总体沉降趋势相近。
（3）监测测点时间变化规律
盾构隧道下穿机场过程中，机场停机坪、滑行道一般经历了“轻微沉降～快速沉降～缓慢沉降～趋于稳定～稳定”的变形过程[3][4]。
①轻微影响阶段：在盾构机机头距被测断面50m时产生影响，对测点影响的程度主要与盾构机距测点的距离、盾构机的土压力以及工作状态有关。本工程影响范围在-4.2～5.9mm之间。
②快速沉降阶段：该阶段发生在盾构机机尾穿越了被测断面的三天内，尤其是盾尾穿越的第一天，发生了最大日变量约2mm/d。该阶段沉降量为最终沉降量的主要构成部分，沉降量大小取决于盾构机施工参数及穿越顺序等因素。
③缓慢沉降阶段：该阶段发生在盾尾穿越被测断面的4～7d内，被测断面的沉降量明显减小。
④趋于稳定阶段：该阶段发生在盾尾穿越被测断面的七天到一个月间，沉降量逐渐放缓并趋于稳定。沉降量达到最终沉降量的95%。
⑤稳定阶段：最终沉降到达稳定阶段。
当同步注浆、二次补浆、土压力、盾构机掘进速度、盾构机稳定性等参数设置得当时，测点稳定所需时间相对较短，累计变形量较小。随着施工参数逐渐趋于合理，飞机滑行道和停机坪的沉降量逐渐变小，最终得到良好的控制。
两条隧道中线测点达到稳定的所需时间不同，右线上方监测点沉降稳定较快，左线上方监测点稳定较慢，这一现象主要是由于右线先施工、左线后施工引起。右线隧道下穿停机坪时，未受过扰动的停机坪土体自稳点能力较强，故沉降经过快速下沉后达到稳定的时间较短。而左线隧道下穿时，停机坪的土体已经受到右线隧道施工的扰动，故沉降需要稳定的时间相对较长。
3.4飞机滑行对地表沉降影响
盾构隧道垂直下穿了禄口机场一条备用滑行道和停机坪，重达几百吨的飞机滑行必将影响地表沉降。为了分析飞机滑行对停机坪、滑行道的沉降影响，将右线中线上的两个典型断面点作为研究对象（一个在滑行道附近，一个在远离滑行道位置），沉降量随时间变化曲线如图4所示。
根据施工实际状况，在通过上述两点时，盾构机的推进速度、注浆量等工作参数基本一致。分析可得，在其他因素基本相近时，飞机滑行加剧了停机坪的沉降约为1.5mm。
4信息化施工
工程中的施工方以及第三方监测以信息化施工为要求，力争起到信息的采集、检验、处理、分析、发布的桥梁与纽带作用，保证了信息的畅通。监测报表分日报、周报，报送手段有传真、电子邮件、短信、电话通知等形式。另外，每天还有固定人员负责监测报表的上传整理工作，将报表汇总到固定的平台便于相关各方进行统计分析[5]。
在相关各方密切配合并不断努力下，停机坪变形得到有效控制，实现了穿越停机坪的不停航施工。施工过程中曾出现出土量过大、沉降速率过大等现象，经分析上述异常情况发现，分别由注浆压力过大和推进速率过快所引起。经反馈至各方并通过专题会讨论后，异常情况均得到及时处理。
5结语
在参建各方的积极努力之下，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不停航施工顺利完成，南京禄口机场未受影响。工程施工过程中，监测人员及时发现并反馈了安全隐患，工程控制措施得以调整，工程安全得到保障。本工程监测形成以下结论和认识：
（1）在下穿机场过程中，第三方监测对各种异常现象进行了及时的预警报警，为工程安全隐患的解决提供了良好的基础，类似工程应积极实施第三方监测。
（2）两条隧道中线上方监测点达到稳定的时间略有不同，先通过的隧道，沉降稳定较快，后通过的隧道，沉降稳定较慢，这主要与后期通过时土体已经过一次扰动及稳定性差有关。
（3）在其他因素相同的条件下，飞机滑行使停机坪的沉降值增加了1.5mm左右（约占最终沉降量的15%）。
（4）信息化施工对于控制停机坪变形及异常情况起到了积极作用，在监测数据的科学指导下，经过施工单位的反复注浆，消除了飞机滑行时对飞机滑行区域造成的影响，并且在一定程度上抑制了沉降叠加的发生，从而避免了停机坪变形过大或注浆压力过大等不合理措施对停机坪造成的破坏，实现了下穿停机坪的不停航施工，保证了施工安全和停机坪运营安全。
Analysis of monitoring deformation Characteristics basing on shield passing underneath Lukou airport
XU Yuan1 CHEN Qiu-xin2
（1Nanjing Metro Construction Co.，Ltd.，Nanjing 210000，China；2College of Transportation Science & Engineering Nanjing University of Technology，Nanjing 210000，China）
Abstract：There are many characteristics when shield tunnel passing underneath the airport，including the difficulty of technology is huge，the influence factors are many ，the control standard is too high，the social influence is huge.Whether can meet the strict smoothness requirements of airport，and whether the normal operation of airport can be guaranteed determines the success or failure of project.During the period of shield tunnel passing beneath Lukou airport’s taxiway and tarmac，the settlement and flatness are monitored precisely，and the deformation regularity is analyzed.The results are timely feedback to the owners，apron management unit，supervision and construction units during the monitoring process so as to realize the informatization construction.And ultimately ensure the smooth progress of the construction and the airport security operation.
Keywords：shield construction taxiway tarmac monitoring informationization construction
参考文献
[1]于来法.地下铁道建设的第三方环境变形监测[J].测绘通报，2004（11）：48-51，57.
[2]JGJ8-2007建筑变形测量规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.
[3]金淮，张建全，吴锋波等.盾构下穿首都机场施工监测变形特性分析[J].都市快轨交通，2008，21（5）：53-57.
[4]金淮，吴锋波，马雪梅，张建全，高爱林.首都国际机场线下穿机场高速公路变形特性研究[J].都市快轨交通，2010，10：61-66.
[5]高爱林，马雪梅，金淮，张建全.盾构隧道下穿机场停机坪的变形规律[J].都市快轨交通，2010，23（1）：74-77.