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摘要：以地表沉降监测为突破口，结合管片竖向位移、收敛监测项目，监测监控冷冻法联络通道在施工过程中周边环境和隧道是否处于安全可控状态。通过实例分析宁波某盾构区间联络通道的地表沉隆和各监测项目的变化规律，验证并总结软土区域冷冻法联络通道在上述几项监测方法能否及时反应出周边环境和隧道是否处于安全可控状态，为以后冷冻法联络通道施工的监测监控提供经验。
关键词：盾构隧道、联络通道、冷冻法、监测监控、变形分析
中图分类号：U455文献标识码： A
引言
盾构隧道联络通道做为地铁建设的重要辅助线，目前较为成熟的施工工法是冷冻法。冷冻法采用人工制冷的方法，将待开挖地下空间周围的岩土中的水冻结为冰并与岩土胶结在一起，形成一个预定设计轮廓的冻结壁或密闭的冻土体，用以抵抗水土压力、隔绝地下水，并在冻结壁的保护下，进行地下工程施工。
冷冻法施工改变了待开挖区域水土情况，要经过冷冻孔施工、积极冷冻、维护冻结、土方开挖和结构构筑、自然解冻，某一环节处理不当，就容易导致通道坍塌影响整个隧道后续铺轨等施工情况，甚至造成人員、地面周边建（构）筑物的使用，如上海轨道交通4号线越江隧道联络通道因大量泥砂涌入，引起隧道受损及周边地区地面沉降，造成3幢建筑物严重倾斜，以及防汛墙开裂、沉陷等险情，直接经济损失约为1.5亿元。
为了确保联络通道在施工过程中和后期人员、通道和隧道结构、地面周边建（构）筑物安全，除了设计、施工还要建立一套严谨、全面的监测方案。由于联络通道操作工作面的局限性，监测方案还应该具有操作性强，遇到特殊情况不影响现场监测实施，能及时将监测数据提供各参建方。
一、联络通道监测监控内容与方法
1.1 监测项目
根据联络通道及泵站施工的特点及影响范围内的建构筑物、管线等环境情况，结合相关规范，在监测范围内针对性的设置如下监测内容：
1、隧道监测
⑴、隧道沉降监测；⑵、隧道水平位移监测；⑶、隧道收敛变形监测。
2、周边环境监测
⑴、地表沉降监测；⑵、管线沉降监测；⑶、建筑物沉降监测。
1.2 监测对象及精度
联络通道及泵站监测范围内的监测对象及精度如表1.2-1。
监测对象及精度 表1.2-1
序号 监测对象 监测项目 监测精度 测量仪器 备注
1 地表 沉降 ±0.3mm 水准仪
2 建筑物 沉降 ±0.3mm 水准仪
3 管线 沉降 ±0.3mm 水准仪
4 隧道环片 沉降 ±0.3mm 水准仪
5 水平位移 ±1.4mm 经纬仪或全站仪
6 收敛 ±2mm 激光测距仪
注：沉降监测精度是指测站高差中误差，水平位移监测精度是指点位中误差。
1.3 监测点布设
测点布置应充分考虑施工实际情况及有关技术要求，在实际布设过程中，严格按照方案实施，遇到障碍物可适当调整，并且时刻保持布点图的更新，与实际保持一致。
1.3.1 布设原则
⑴、监测点布置必须以设计文件为依据，参考相关规范要求进行布设；
⑵、能反映监测对象的实际状态及变化趋势，监测点应布置在变形关键特征点上， 并应满足监控要求；
⑶、隧道内监测点应设置在不妨碍监测对象的正常工作部位，并应减少对施工作业的不利影响；
⑷、监测标志应稳固、明显、结构合理，监测点的位置应避开障碍物，便于观测；
⑸、在施工过程中加强对监测点的保护。
1.3.2 地表沉降监测
1、监测点布置：
以联络通道为中心，正上方地面投影外侧25m范围内沿着通道轴线方向隔约5m、7m左右布设一组垂直于线路的断面,共布置7条沉降断面，每断面设9点，测点间距为5m、5m、5m。测点位置根据现场条件可适当调整位置。
2、埋设方法
在相应的位置打破硬土层地面，钢筋应采用螺纹钢，埋入原状土不小于50cm的钢筋，上方采用黄砂回填，并加盖保护并加以保护设施。布设按照现场实际情况进行。
图1.3-1地表点埋设示意图
3、监测点保护
地表监测点须埋设在相对稳定、受破坏、震动等影响因素较小区域。硬化面地表沉降点须加工到硬化面之下，必要时须加盖保护，避免过往辎重车辆、建材的压覆，并设立明显标志。
4、受损修复
地表点受损后，应立即在原来位置上补打沉降监测点。修复后取得初始高程，累计变量在原来的基础上继续累加，保证数据的连续性。
1.3.3 管线沉降监测
1、监测点布置
原则上同一根管线每15m布设一点，电信、电力等软性管线承受变形能力较强，每20m布设一点。
2、埋设方法
施工区域内管线是原状保护的，只能埋设间接点。埋设间接点前，需调查管线埋深，然后在地下管线相应上方将开孔打开硬地面，把钢筋打入管顶部位（钢筋需与管线保持一定的距离，防止打破管线，造成损失），埋设方法、保护与修复参照地表点。
1.3.4 建筑物沉降监测
1、监测点布置
每幢建筑物上一般至少在四个角部布置4个观测点，特别重要的建筑物布置6个或更多测点，比较长的建筑物每20m左右一个监测点。
2、埋设方法
1）、沉降点利用建筑物原有沉降监测点。
2）、与建筑物物业、建设单位相关单位沟通协商同意后，在建筑物的基础或墙上钻孔，然后将预埋件放入，孔与测点四周空隙用水泥砂浆填实。测点基本布设在被测建筑物的角点上，测点的埋设高度应方便观测，同时测点应采取保护措施，作好明显标志，并进行编号，避免在施工和使用期间受到破坏。
图1.3-2 建筑物沉降监测点埋设示意图
3、监测点保护
建筑物变形的测点应尽量布置在不易受碰撞、且易于观测的地方。反射膜片布设时应首先清洁粘贴面，避免膜片脱落，并做好明显标志。
4、受损修复
建筑物沉降点受损后，应立即在原来位置上埋设测点。修复后取得初始高程，累计变量在原来的基础上继续累加，保证数据的连续性。
1.3.5 隧道沉降监测
1、监测点布置
1）隧道局部进行较密集的沉降监测，即在联络通道两侧各20m（约17环）范围内左右线共布设16个监测点，联络通道中心线至两侧20m范围内左右线各按2环、4环、8环布置4个监测测点。
2）区间联络通道及泵站结构完成后，在联络通道内布设2个沉降监测点，以及时了解区间联络通道及泵站结构的沉降量及区间联络通道及泵站结构与区间隧道的差异沉降量。
2、埋设方法
借助于隧道管片的螺栓，螺栓表面呈弧形，必须保证螺栓不允许有松动。
1.3.6 隧道水平位移监测
1、监测点布置
1）隧道局部进行较密集的水平位移监测，即在联络通道两侧各20m（约17环）范围内左右线共布设16个监测点，联络通道中心线至两侧20m范围内左右线各按2环、4环、8环布置4个监测测点。
2、埋设方法
借助于隧道管片的螺栓，螺栓表面呈弧形，必须保证螺栓不允许有松动。
1.3.7 隧道收敛监测
1、监测点布置
1）隧道局部进行较密集的收敛监测，即在联络通道两侧各20m（约17环）范围内左右线共布设16个监测点，联络通道中心线至两侧20m范围内左右线各按2环、4环、8环布置4个监测测点。
2）区间联络通道及泵站结构完成后，在联络通道内布设2个收敛监测点。
2、埋设方法
在监测点设计隧道底部及侧壁刻划激光测距仪安置位置。
1.4 测量控制网
1.4.1 地面控制测量
沿联络通道施工影响4H范围外布设3个水准点，尽量利用宁波轨道交通高程控制点作为基准点，并且定期联测，测量路线为附和路线。
二等水准网布设的具体要求为：结合沿线地形和高程控制网点（业主提供）情况，要求所选控制点覆盖整个监测区。
完成地面沉降控制点设置并稳定2~4周后进行水准点联测。
①观测措施
a、作业前编制作业计划表，以确保外业观测有序开展。
b、观测前对水准仪及配套因瓦尺进行全面检验。
c、测站视线长、视距差、视线高要求见表1.4-1。
测站相关要求表 表1.4-1
标尺
类型 视线长度 前后视距差 前后视距累计差 视线高度
仪器等级 视距 20m以上 20m以下
因瓦 DS1 ≤50m ≤1.0m ≤3.0m 0.5m 0.3m
d、测站观测限差见表1.4-2。
测站观测限差表表1.4-2
基辅分划
读数差 基辅分划所测高差之差 上下丝读数平均值
与中丝读数之差 检测间歇点
高差之差
0.5mm 0.7mm 3.0mm 1.0mm
②两次观测高差超限时重测。
③水准测量的主要技术要求如表1.4-3。
水准测量主要技术要求表表1.4-3
每千米高差中误差
(mm) 水准仪
等级 水准尺 观测次数 往返较差、附合或
环线闭合差(mm)
1 2 DS1 铟钢尺 往返测各一次 4
注：L为往返测段、环线的路线长度（以km计）
1.4.2 地下控制测量
在两个联络通道施工区域内用高程控制网点（业主提供）分别独立布设2个二等水准网，在盾构工作井内设置2~3个井壁水准点，通过该点进行地面和地下水准联测，地面和地下控制网必须纳入统一系统。
一般浅埋点按标型分为直接在地面设置的浅埋水准点、在沿线稳定的建/构筑物上设置浅埋水准点和隧道内壁设置浅埋水准点。具体设置方法为：地面浅埋水准点按规范要求设置；建/构筑物上和隧道内壁浅埋水准点墙角点选用将Φ10mm不锈钢材料在埋入部位加工防旋转固定装置，用冲击钻在建/构筑物便于保护的位置转孔进行设点，在隧道内壁设置时必须考虑不破坏管片。
图1.4-1 水准点埋设示意图
1.4.3 联系测量
采用两台精密水准仪加悬钢尺同步观测的方法将高程传递到井下固定点上，测量时钢尺必须施加鉴定拉力，分4次独立观测4组数据；以4组数据最大较差值≤±2mm视为合格，测量结果取平均做为最终使用值。具体操作如下：
如图1.4-2所示，将钢尺悬挂在支架上，在钢尺下端挂一鉴定重量重锤。两把精密水准尺分别放置在已知水准点和井下待测水准点上，在地面水准尺和钢尺分别读数、在井下水准尺和钢尺分别读数、，假定已知点高程为H，井下待定水准点点高程为：
注：α为钢尺膨胀系数；为钢尺上、下读数处平均温度；为钢尺检定时的温度；为钢尺温度改正数，计算公式为：，为钢尺检定每米改正数；为地面点高程。联系测量成果应定期复测，一般复测频率为2次/月，若数据异常，应立即进行复测。
1.4.4 控制网复核
受地质条件差、周边施工土体扰动影响导致区域性地表不均匀沉降，出现监测控制网点位移，为确保每次监测成果的可靠，必须及时发现其位移，并通过与施工控制点的联测修正控制网点的成果，复测频率为2次/月。
1.5监测作业方法
1.5.1 沉降监测
测量仪器：沉降监测采用天宝DINI03型电子水准仪及配套的2m条形码铟钢尺，读数精度为0.01mm。
地表沉降监测测量仪器技术参数 表1.5-1
型号 Trimbie DINI03
每公里往返测高程精度 ±0.3mm
视距常数 100.0
测站单次高差标准差 0.05mm
补偿器补偿精度 0.04mm
补偿器有效量测范围 ±10’
电子视轴水平度 ±3.3״
测试方法：沉降监测采用与当地轨道交通施工统一的高程系统，每次观测宜形成闭合或附合观测路线。 观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数较差不宜超过0.5mm，如超过时，应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。
数据处理：地表监测基点为标准水准点（高程已知），监测时通过测得各测点与水准点（基点）的高程差ΔH，可得到各监测点的标准高程Δht，然后与上次测得高程进行比较，差值Δh即为该测点的沉降值。即：
ΔHt(1,2)=Δht2-Δht1 公式⑴
在条件许可的情况下，尽可能的布设水准网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求得各点高程。
误差处理：常见的水准路线一般分闭合水准路线和附合水准路线两种。附合水准路线中，理论上两已知高程点间所测得各段高差的代数和等于两已知高程点高差。由于实测过程中存在误差，使两者不完全相等，两者之差称为高差闭合差。
公式⑵
闭合路线中由于起止点为同一点，因此理论上各段高差代数和等于零，但实测高差不一定为零，从而产生了闭合差。
fh=∑h公式 ⑶
当闭合差在允许的范围内，则可将闭合差反符号平均分配到各段高差上。
初始值观测：地表沉降点在联络通道施工前一周取定，要求独立测试2~3次，确认无误后取平均值。
1.5.2 隧道内水平位移监测
测量仪仪器：隧道内水平位移采用LeicaTCRA1201+型全站仪进行测量。
隧道內水平位移监测测量仪器技术参数 表1.5-2
型号 LeicaTCRA1201+
测角精度 1″
测距精度 1mm+1.5ppm
补偿精度 1″
测程 3000m/3500m
放大倍数 30X
最短视距 1.7m
工作温度范围 -20℃~+50℃
测量方法：该方法适用于在同一条直线上监测点水平位移的观测。隧道内测点基本在一条直线上，该方法满足要求，如图1.5-1所示，
图1.5-1 视准线法观测示意图
其中：A、B——隧道内一端的工作基点；a、b、c、d——位移观测点。
在远离联络通道中心的隧道内布设基准点（距离联络通道中心＞70m），全站仪架设调平后，照准与联络通道相反方向的一工作基点作为后视方向，用带有刻划的读数站牌或T型尺，设置在观测点上，读取数值。一般用经纬仪/全站仪正倒镜读数4次，取中数作为一次观测值。初始值观测时要观测两遍，以保证无误。以后每次观测结果与初始值比较，求得测点的水平位移量。
初始值采集：隧道水平位移量在联络通道施工前一周取定，要求独立测试2~3次，确认无误后取平均值。
1.5.3 隧道内收敛监测
测量仪仪器：收敛尺采用美国Leica DISTO A3激光测距仪，读数精度为0.13mm。
测量方法：每次测量时将激光测距仪安置于隧道底部及侧壁固定位置，直接测量隧道垂直方向及水平方向的距离，相邻两次的距离变化为本次环径变化量，与初测距离的变化为累计环径变化量。
初始值采集：隧道收敛在联络通道施工前一周取定，要求独立测试2~3次，确认无误后取平均值。
1.6 监测技术要求及初始值采集
依据中华人民共和国《工程测量规范》，并结合工地的具体情况，制定如下技术要求：
⑴、垂直位移测量的精度按《工程测量规范》中的二等水平测量执行，高程中误差为1.0mm，水平闭合差±0.5 mm(N为测站数)。
⑵、监测点埋设结束后，及时绘出实际的测点位置图。
⑶、各项监测点埋设完毕且稳定后，初始值测试必须不少于三次，并取其三次稳定值的平均数作为原始基准资料。
⑷、所有测量器材及测量仪器在测量前必须经过检定。
⑸、测量器材及仪器运至测量现场后必须进行检查校正，以保证设备完好。
⑹、在监测过程中要加强对现场测点的保护，发现问题及时与施工单位取得联系，若有因施工不慎损坏的测点，应重新布点(并重测初始值)。
⑺、当监测资料超出所要求报警值时，及时分析原因，提出合理化建议供有关方参考。
1.7 监测频率和报警值的设定
1.7.1 监测频率
（1）在联络通道钻孔期间，监测频率1次/1天；
（2）冻结法施工期间，监测频率1次/2天；
（3）开挖至结构施工结束，地表环境1次/天，隧道内1次/2天。并视沉降大小调整频率。
（4）联络通道结构施工完成后，后续前2个月监测频率2次/周；第3～第4个月：1次/周；第5个月：1次/15天。
以上监测频率可根据监测数据适当调整，满足工程需要为原则。
1.7.2 报警值
各项监测的数值达到一定范围（即：将产生不可接受的负面影响时）要进行“报警”。报警值应根据设计单位的设计说明及委托單位的要求等执行。
① 隧道沉降及水平位移：累计±12mm，变化速率：2mm/d。
② 隧道收敛变形：累计±15mm，变化速率：2mm/d。
③ 地表沉降：累计±30mm，变化速率：3mm/d。
④ 建筑物沉降警戒值为δ/L<0.002（δ为差异沉降值，L为建筑物长度）；累计沉降值：15mm，变化速率：2mm/d。
⑤ 管线沉降：累计15mm，变化速率：2mm/d。
二、实例分析
2.1工程简介
宁波某盾构区间联络通道位置里程为左线：K15+591.259，右线：K15+590.813，通道处线间距约13.4m，通道顶覆土约16.0m。中心标高左线约为-15.009m，右线约为-15.191m，地面标高约为+3.21m；处于宁波主要交通要道，地面交通量较大；附近的沿线管线埋深较浅，主要有给水管线（砼400，埋深约1.1m）、供电（塑DN1600*600,埋深约为0.8m）。
2.2工程地质及水文地质
地质条件情况：根据工程勘察报告，联络通道地层入地层分布从上到下依次为：①1-1层素填土、①2层粘土、①3层淤泥质粘土、②2-2层淤泥质粘土、③2层粉质粘土夹粉砂、④2层粘土、⑤1层粉质粘土、⑤3粉质粘土夹粉土、⑥2层粉质粘土、⑥3层粘土、⑦1层粉质粘土、⑧1层粉砂、⑧2粉质粘土、⑧3层细砂。联络通道所处位置土层主要为②2-2灰色淤泥质粘土、③2灰色粉质粘土夹粉砂层、④2层粘土。其中②2-2灰色淤泥质粘土，流塑，土质不均，局部为淤泥，切面光滑，呈油脂光泽，干强度中，韧性中，无摇振反应；③2灰色粉质粘土夹粉砂层，软塑，土质不均，局部粉性较重为粉土，切面稍光滑，无光泽，干强度中，韧性中，无摇振反应；具体地质见下图：
水文条件情况：拟建场区地下水由浅部土层中的潜水及深部粉(砂)性土层中的承压水组成，其补给来源主要为大气降水与地表泾流，其排泄方式主要以蒸发形式排泄。
潜水主要赋存于浅部粘性土、粉性土中，地下水位随降雨、潮汛影响而略有变化，根据区域地质资料，地下水位变化幅度不大，一般在0.5～1.0m之间。
承压水主要赋存于中、深部粉(砂)性土中，⑤3层灰黄色砂质粉土和⑧1层灰色粉细砂地下水具承压性。承压水水位相对较稳定，⑤3层灰黄色砂质粉土和⑧1层灰色粉细砂中承压水水位埋深3.0～5.5m。
2.3施工概述
联络通道冷冻孔施工：2011年5月10日～2011年5月25日
联络通道冻结施工：2011年6月6日～2011年6月23日（积极冻结）；2011年6月23日～2011年8月23日（维护冻结）
联络通道开挖和构筑施工：2011年7月20日～2011年8月2日
联络通道融沉注浆：2011年9月14日～2011年12月15日
三、监测点布设及监测分析
3.1监测点布设
监测分项 监测项目 监测目的 测点布置 测点数量
周边环境 地表沉/隆 监测地表沉/隆情况 沿通道中线每5m左右布设一点，沿着通道轴线方向隔约7m、5m左右布设一组垂直于线路的断面，每断面设9点。 5个断面，共45点
地下管线变形 监测地下管线变形情况 根据工程实况，对施工影响范围内的管线每,5～10m左右设一点。 10个点
主线隧道 隧道拱顶/拱底沉隆 监测管片垂直变形情况 影响范围内约5环左右设一组测点。 16组
隧道收敛 监测管片净空间情况 影响范围内约5环左右设一组测点。 16组
隧道水平位移 监测管片水平方向变形 影响范围内约5环左右设一组测点。 左、右线各8个点
通道监测
通道拱顶下沉 监测通道拱顶变化情况 约5米设一测点 2点
通道监测 通道收敛 监测通道净空间变化情况 约5米设一测点 2点
表1
3.2监测点变形分析（以典型的D3段面分析）
1)、地表沉隆
冷冻孔施工~构筑施工 图1
图2
道路沉降
施工工序
变化量(mm)
点号 钻孔施工
（16天） 积极冷冻
（13天） 土方开挖及构筑
（35天） 融沉注浆
（94天） 停止融沉注浆
（20天）
D1-1 -1.0 1.3 -1.7 -7.3 -1.6
D1-2 -2.6 1.8 -2.7 -10.5 -2.7
D1-3 -2.2 1.8 -2.6 -14.5 -3.5
D1-4 -3.0 2.7 -5.4 -16.1 -5.1
D1-5 -3.5 3.0 -7.1 -27.0 -6.7
D1-6 -1.1 0.6 -8.3 -16.9 -6.7
D1-7 -0.7 2.1 -5.6 -14.5 -5.3
D1-8 -1.1 0.9 -2.7 -13.2 -4.1
D1-9 -2.0 1.5 -1.8 -10.3 -3.4
D2-1 -1.5 2.7 -2.6 -8.3 -3.1
D2-2 -1.5 4.3 -3.5 -14.6 -5.2
D2-3 -2.3 4.2 -4.8 -24.0 -6.9
D2-4 -3.3 5.9 -7.2 -35.5 -8.7
D2-5 -5.3 9.9 -11.0 -48.2 -12.7
D2-6 -3.2 7.0 -10.4 -39.6 -10.8
D2-7 -0.5 5.6 -7.0 -26.1 -7.1
D2-8 -0.4 2.3 -5.3 -20.0 -6.4
D2-9 -2.1 1.0 -3.2 -15.8 -4.6
D3-1 -1.5 1.9 -1.0 -11.1 -4.1
D3-2 -2.1 4.2 -4.2 -19.2 -6.2
D3-3 -3.0 6.8 -5.1 -40.8 -9.4
D3-4 -4.2 9.5 -7.9 -60.1 -12.2
D3-5 -5.7 11.6 -12.3 -70.1 -15.1
D3-6 -3.6 10.7 -9.8 -60.3 -13.8
D3-7 -3.2 7.1 -6.5 -41.2 -9.8
D3-8 -2.5 5.4 -5.2 -26.9 -7.3
D3-9 -1.4 4.4 -3.5 -17.6 -5.4
D4-1 -2.4 3.0 -3.3 -14.8 -3.5
D4-2 -1.5 4.1 -2.3 -17.8 -6.0
D4-3 -2.8 7.0 -3.0 -36.0 -8.0
D4-4 -4.4 7.4 -6.3 -51.3 -11.7
D4-5 -2.2 10.0 -9.4 -55.8 -14.1
D4-6 -3.8 9.1 -9.6 -55.0 -12.6
D4-7 -3.2 6.8 -7.9 -40.9 -10.1
D4-8 -3.8 4.1 -2.3 -27.2 -7.8
D4-9 -2.1 1.1 -0.7 -17.5 -4.4
D5-1 -0.8 -0.2 -0.7 -6.9 -2.6
D5-2 -1.2 2.2 -1.3 -11.7 -4.1
D5-3 -1.9 4.6 -1.4 -19.9 -5.6
D5-4 -2.9 5.7 -2.3 -30.4 -7.3
D5-5 -3.4 6.2 -5.2 -37.0 -8.3
D5-6 -1.6 5.9 -4.5 -28.4 -7.1
D5-7 -1.2 5.4 -4.4 -23.6 -6.6
D5-8 -2.1 2.7 -3.3 -16.7 -5.1
D5-9 -1.3 2.0 -1.1 -12.7 -4.5
平均值（mm） -2.4 4.6 -4.8 -27.0 -7.1
平均速率（mm/d） -0.15 0.35 -0.14 -0.29 -0.35
表2
从图1、2及表2可以看出，地表变形可根据施工工序主要分为四个阶段：
第一阶段：冻结孔施工阶段。主要表现为地面沉降，沉降量不大，最大值为-5.7mm。主要是因为在冻结孔施工过程中，有部分水土流出冻结孔，地层发生了一定的损失，后期为了减少地面沉降，在每个冻结孔施工完成后进行了注浆有效地控制了地面沉降。
第二阶段：冻结阶段（积极冻结和维护冻结）。积极冻结（约13天）土体温度下降较大。随着土体的温度加速下降，未冻区土体中的水分急速向冻结区迁移、集聚，使冰晶体逐渐增大，土体的体积发生膨胀，地表隆起较快，从图1和表2可以看出；冻结后期（维护冻结）随着土体温度进一步下降至0℃以下，拟建区域内没有更多的自由水供给，土体膨胀速度减缓。土体温度下降到一个比较低的温度后，冻胀基本停止，地面隆起量减小，变化量在某一阶段变化曲线图比较平稳，从图1可以看出。
第三阶段：开挖及结构构筑阶段。这一阶段的主要特征是地面隆起速率减小至几乎为0；虽然沉降变化明显，但未发生大的沉降，累计变化量最大值远小于设计允许值，亦沉降速率较小。主要是因为冻结帷幕交圈达到了设计效果，加之在开挖过程中采取了及时支护和继续进行土体维护冻结。
第四阶段：融沉注浆。这一阶段分为壁后注浆和隔沉注浆。在结构施工完成后，地面沉降最大为-12.3mm，所以沉降速率相对较小，自2011-8-23以后地表沉降速率加快，从图2和表2可以看出。由于联络通道的特殊性，通道顶板内的砼浇筑较为困难，壁后存在较大的空隙，冷冻设备拆除后，壁后注浆的不及时以及注浆量、注浆次数较少，在一定程度上加快了土体的中水份子的溶解。土层自然解冻时，冰晶体开始慢慢融化，同时壁后注浆增加了土体的自重压力，地面下陷开始加速，出现融沉现象。
2)、地表融沉变化规律探讨
a、横向段面沉降分布图（D1-1～D5-1、D1-2～D5-2、D1-3～D5-3、D1-4～D5-4、D1-5～D5-5 、D1-6～D5-6、D1-7～D5-7、D1-8～D5-8、D1-9～D5-9）
图4
b）、纵向段面沉降分布图（D1-1~D1-9、D2-1~D2-9、D3-1~D3-9、D4-1~D4-9、D5-1~D5-9）
图5
由纵横段面变形图和地表监测布点图图6可以得出（不含融沉注浆）：
a、垂直于联络通道距开挖面影响范围约13.5~15m，平行于联络通道距开挖面影响范围约7.0～11.8m。
b、地表隆起主要发生在积极冷冻时期，持续时间约13天，冷冻影响范围分布在0～9.2m，隆起最大变化量区域在6.5～9.2m。
c、监测点同一断面联络通道拱顶上方产生的变形最大，两边依次减小。
d、管线监测点与地表监测点为同点，变化速率、规律相同，亦不做详细分析。
周边环境监测点布设示意图 图6
3.3隧道变形监测
拱顶沉降时间~累计沉降量变化曲线图 图7
拱底沉隆时间~累计沉降量变化曲线图 图8
收敛变形时间~累计沉降量变化曲线图 图9
水平位移时间~累计沉降量变化曲线图 图10
从图7~图10可以得出，从通道整个施工过程中，管片整体变形相对较小。然而通道在冻结过程中，土中水分及外部迁移而来的水冻结成冰，体积发生膨胀，产生了较大的冻胀力。这个力对管片产生了挤压的作用力，致使隧道竖向、水平方向发生变化。由于在设计冻土帷幕时，两侧只有一排冻结管，冻结后冻土体积较小，加之其向两边变形空间较大，致使其对隧道腰部监测点的影响较小。而底部，由于泵房开挖的需要，在底部布置了5排冻结孔。在积极冷冻期间，冻土体积较大，底部变形最大隆起6.2mm,经过巡视，并未发现管片有明显变形。
3.4联络通道监测分析
拱顶沉降 通道收敛
施工工序
变化量(mm)
点号 融沉注浆 融沉注浆后 施工工序
变化量(mm)
点号 融沉注浆 融沉注浆后
D1 -7.3 -3.8 L1 6.0 1.0
D2 -8.6 -4.2 L2 5.0 2.0
平均速率（mm/d） -0.09 -0.03 平均速率（mm/d） 0.06 0.01
表3
由上表可以得出，通道在联络融沉注浆期间变化速率较小，随着时间的推移，变化速率逐渐趋于稳定。
隧道及联络通道本体结构监测点布设示意图 图11
四、结论
1、宁波某盾构联络通道采用上述监测方法监控对整个施工和施工后期有效，特别是地面沉降监测点在整个过程中起到了举足轻重的作用。隧道和通道内监测点因为工作面狭小和操作空间的局限性只能得出一个结果值，但也从侧面反应出隧道安全可控。
2、整个通道在融沉注浆前并未对周边环境产生较大的影响，反而是在结构浇注完成后地面沉降呈现较快下降趋势，但在严密监测监控下结构本身和周边环境并未造成失控状态。
3、积极冷冻时期地面变形与隧道变形监测结果来看，地面变形大于隧道变形。可见，管片在抑制隧道变形方面能起到一定的作用（同时期变化量）。
4、地表隆沉相对盾构隧道内部各项监测指标（管片收敛、竖向位移、水平位移）更为灵敏，施工对地表隆沉的影响有一定的滞后性。
5、地表沉降参照DG/TJ-802902-2006(J10851-2006)《旁通道冻结法技术规程》中9.6.8并未达到稳定期；通道参照JGJ8-2007《建筑变形测量规范》，在施工完成后100天，建(构)筑物沉降速率在0.01～0.04mm/d时可认为已进入稳定阶段（最后一次监测时间为2011年12月15日）。
6、本区域主要以②2-2灰色淤泥質粘土和③2灰色粉质粘土夹粉砂层，土质较差，地质条件决定了沉降速率要达到稳定需要一个较长时间。
五、结语
本文介绍了盾构联络通道监测监控方法并列举实例简单分析了各监测项目的变化规律，通过变化规律探寻了它们之间的部分联系。得出变形最大阶段为积极冷冻、融沉注浆时期，单独就停止融沉注浆的控制值是否合理提出了严峻的考验。目前国内针对盾构联络通道冷冻法施工的监测规范较少，即使有相关规定也并不是独立的。在以后相同工法时能否在联络通道相应位置增加管片应力监测，这样就能更立体化分析和掌控其安全状态；停止融沉注浆后监测数据变化速率相对较大，能否在以后的监测过程中增加监测频率或延长监测时间，这样更能进一步掌握其后期的变形规律和稳定值。
参考文献：
「1」曾丰姿. 盾构区间隧道联络道施工力学机理研究
「2」檀鲁新，赵燕,，齐吉龙，岳丰田，杨超.地铁隧道联络通道冻结监测分析。
关键词：盾构隧道、联络通道、冷冻法、监测监控、变形分析
中图分类号：U455文献标识码： A
引言
盾构隧道联络通道做为地铁建设的重要辅助线，目前较为成熟的施工工法是冷冻法。冷冻法采用人工制冷的方法，将待开挖地下空间周围的岩土中的水冻结为冰并与岩土胶结在一起，形成一个预定设计轮廓的冻结壁或密闭的冻土体，用以抵抗水土压力、隔绝地下水，并在冻结壁的保护下，进行地下工程施工。
冷冻法施工改变了待开挖区域水土情况，要经过冷冻孔施工、积极冷冻、维护冻结、土方开挖和结构构筑、自然解冻，某一环节处理不当，就容易导致通道坍塌影响整个隧道后续铺轨等施工情况，甚至造成人員、地面周边建（构）筑物的使用，如上海轨道交通4号线越江隧道联络通道因大量泥砂涌入，引起隧道受损及周边地区地面沉降，造成3幢建筑物严重倾斜，以及防汛墙开裂、沉陷等险情，直接经济损失约为1.5亿元。
为了确保联络通道在施工过程中和后期人员、通道和隧道结构、地面周边建（构）筑物安全，除了设计、施工还要建立一套严谨、全面的监测方案。由于联络通道操作工作面的局限性，监测方案还应该具有操作性强，遇到特殊情况不影响现场监测实施，能及时将监测数据提供各参建方。
一、联络通道监测监控内容与方法
1.1 监测项目
根据联络通道及泵站施工的特点及影响范围内的建构筑物、管线等环境情况，结合相关规范，在监测范围内针对性的设置如下监测内容：
1、隧道监测
⑴、隧道沉降监测；⑵、隧道水平位移监测；⑶、隧道收敛变形监测。
2、周边环境监测
⑴、地表沉降监测；⑵、管线沉降监测；⑶、建筑物沉降监测。
1.2 监测对象及精度
联络通道及泵站监测范围内的监测对象及精度如表1.2-1。
监测对象及精度 表1.2-1
序号 监测对象 监测项目 监测精度 测量仪器 备注
1 地表 沉降 ±0.3mm 水准仪
2 建筑物 沉降 ±0.3mm 水准仪
3 管线 沉降 ±0.3mm 水准仪
4 隧道环片 沉降 ±0.3mm 水准仪
5 水平位移 ±1.4mm 经纬仪或全站仪
6 收敛 ±2mm 激光测距仪
注：沉降监测精度是指测站高差中误差，水平位移监测精度是指点位中误差。
1.3 监测点布设
测点布置应充分考虑施工实际情况及有关技术要求，在实际布设过程中，严格按照方案实施，遇到障碍物可适当调整，并且时刻保持布点图的更新，与实际保持一致。
1.3.1 布设原则
⑴、监测点布置必须以设计文件为依据，参考相关规范要求进行布设；
⑵、能反映监测对象的实际状态及变化趋势，监测点应布置在变形关键特征点上， 并应满足监控要求；
⑶、隧道内监测点应设置在不妨碍监测对象的正常工作部位，并应减少对施工作业的不利影响；
⑷、监测标志应稳固、明显、结构合理，监测点的位置应避开障碍物，便于观测；
⑸、在施工过程中加强对监测点的保护。
1.3.2 地表沉降监测
1、监测点布置：
以联络通道为中心，正上方地面投影外侧25m范围内沿着通道轴线方向隔约5m、7m左右布设一组垂直于线路的断面,共布置7条沉降断面，每断面设9点，测点间距为5m、5m、5m。测点位置根据现场条件可适当调整位置。
2、埋设方法
在相应的位置打破硬土层地面，钢筋应采用螺纹钢，埋入原状土不小于50cm的钢筋，上方采用黄砂回填，并加盖保护并加以保护设施。布设按照现场实际情况进行。
图1.3-1地表点埋设示意图
3、监测点保护
地表监测点须埋设在相对稳定、受破坏、震动等影响因素较小区域。硬化面地表沉降点须加工到硬化面之下，必要时须加盖保护，避免过往辎重车辆、建材的压覆，并设立明显标志。
4、受损修复
地表点受损后，应立即在原来位置上补打沉降监测点。修复后取得初始高程，累计变量在原来的基础上继续累加，保证数据的连续性。
1.3.3 管线沉降监测
1、监测点布置
原则上同一根管线每15m布设一点，电信、电力等软性管线承受变形能力较强，每20m布设一点。
2、埋设方法
施工区域内管线是原状保护的，只能埋设间接点。埋设间接点前，需调查管线埋深，然后在地下管线相应上方将开孔打开硬地面，把钢筋打入管顶部位（钢筋需与管线保持一定的距离，防止打破管线，造成损失），埋设方法、保护与修复参照地表点。
1.3.4 建筑物沉降监测
1、监测点布置
每幢建筑物上一般至少在四个角部布置4个观测点，特别重要的建筑物布置6个或更多测点，比较长的建筑物每20m左右一个监测点。
2、埋设方法
1）、沉降点利用建筑物原有沉降监测点。
2）、与建筑物物业、建设单位相关单位沟通协商同意后，在建筑物的基础或墙上钻孔，然后将预埋件放入，孔与测点四周空隙用水泥砂浆填实。测点基本布设在被测建筑物的角点上，测点的埋设高度应方便观测，同时测点应采取保护措施，作好明显标志，并进行编号，避免在施工和使用期间受到破坏。
图1.3-2 建筑物沉降监测点埋设示意图
3、监测点保护
建筑物变形的测点应尽量布置在不易受碰撞、且易于观测的地方。反射膜片布设时应首先清洁粘贴面，避免膜片脱落，并做好明显标志。
4、受损修复
建筑物沉降点受损后，应立即在原来位置上埋设测点。修复后取得初始高程，累计变量在原来的基础上继续累加，保证数据的连续性。
1.3.5 隧道沉降监测
1、监测点布置
1）隧道局部进行较密集的沉降监测，即在联络通道两侧各20m（约17环）范围内左右线共布设16个监测点，联络通道中心线至两侧20m范围内左右线各按2环、4环、8环布置4个监测测点。
2）区间联络通道及泵站结构完成后，在联络通道内布设2个沉降监测点，以及时了解区间联络通道及泵站结构的沉降量及区间联络通道及泵站结构与区间隧道的差异沉降量。
2、埋设方法
借助于隧道管片的螺栓，螺栓表面呈弧形，必须保证螺栓不允许有松动。
1.3.6 隧道水平位移监测
1、监测点布置
1）隧道局部进行较密集的水平位移监测，即在联络通道两侧各20m（约17环）范围内左右线共布设16个监测点，联络通道中心线至两侧20m范围内左右线各按2环、4环、8环布置4个监测测点。
2、埋设方法
借助于隧道管片的螺栓，螺栓表面呈弧形，必须保证螺栓不允许有松动。
1.3.7 隧道收敛监测
1、监测点布置
1）隧道局部进行较密集的收敛监测，即在联络通道两侧各20m（约17环）范围内左右线共布设16个监测点，联络通道中心线至两侧20m范围内左右线各按2环、4环、8环布置4个监测测点。
2）区间联络通道及泵站结构完成后，在联络通道内布设2个收敛监测点。
2、埋设方法
在监测点设计隧道底部及侧壁刻划激光测距仪安置位置。
1.4 测量控制网
1.4.1 地面控制测量
沿联络通道施工影响4H范围外布设3个水准点，尽量利用宁波轨道交通高程控制点作为基准点，并且定期联测，测量路线为附和路线。
二等水准网布设的具体要求为：结合沿线地形和高程控制网点（业主提供）情况，要求所选控制点覆盖整个监测区。
完成地面沉降控制点设置并稳定2~4周后进行水准点联测。
①观测措施
a、作业前编制作业计划表，以确保外业观测有序开展。
b、观测前对水准仪及配套因瓦尺进行全面检验。
c、测站视线长、视距差、视线高要求见表1.4-1。
测站相关要求表 表1.4-1
标尺
类型 视线长度 前后视距差 前后视距累计差 视线高度
仪器等级 视距 20m以上 20m以下
因瓦 DS1 ≤50m ≤1.0m ≤3.0m 0.5m 0.3m
d、测站观测限差见表1.4-2。
测站观测限差表表1.4-2
基辅分划
读数差 基辅分划所测高差之差 上下丝读数平均值
与中丝读数之差 检测间歇点
高差之差
0.5mm 0.7mm 3.0mm 1.0mm
②两次观测高差超限时重测。
③水准测量的主要技术要求如表1.4-3。
水准测量主要技术要求表表1.4-3
每千米高差中误差
(mm) 水准仪
等级 水准尺 观测次数 往返较差、附合或
环线闭合差(mm)
1 2 DS1 铟钢尺 往返测各一次 4
注：L为往返测段、环线的路线长度（以km计）
1.4.2 地下控制测量
在两个联络通道施工区域内用高程控制网点（业主提供）分别独立布设2个二等水准网，在盾构工作井内设置2~3个井壁水准点，通过该点进行地面和地下水准联测，地面和地下控制网必须纳入统一系统。
一般浅埋点按标型分为直接在地面设置的浅埋水准点、在沿线稳定的建/构筑物上设置浅埋水准点和隧道内壁设置浅埋水准点。具体设置方法为：地面浅埋水准点按规范要求设置；建/构筑物上和隧道内壁浅埋水准点墙角点选用将Φ10mm不锈钢材料在埋入部位加工防旋转固定装置，用冲击钻在建/构筑物便于保护的位置转孔进行设点，在隧道内壁设置时必须考虑不破坏管片。
图1.4-1 水准点埋设示意图
1.4.3 联系测量
采用两台精密水准仪加悬钢尺同步观测的方法将高程传递到井下固定点上，测量时钢尺必须施加鉴定拉力，分4次独立观测4组数据；以4组数据最大较差值≤±2mm视为合格，测量结果取平均做为最终使用值。具体操作如下：
如图1.4-2所示，将钢尺悬挂在支架上，在钢尺下端挂一鉴定重量重锤。两把精密水准尺分别放置在已知水准点和井下待测水准点上，在地面水准尺和钢尺分别读数、在井下水准尺和钢尺分别读数、，假定已知点高程为H，井下待定水准点点高程为：
注：α为钢尺膨胀系数；为钢尺上、下读数处平均温度；为钢尺检定时的温度；为钢尺温度改正数，计算公式为：，为钢尺检定每米改正数；为地面点高程。联系测量成果应定期复测，一般复测频率为2次/月，若数据异常，应立即进行复测。
1.4.4 控制网复核
受地质条件差、周边施工土体扰动影响导致区域性地表不均匀沉降，出现监测控制网点位移，为确保每次监测成果的可靠，必须及时发现其位移，并通过与施工控制点的联测修正控制网点的成果，复测频率为2次/月。
1.5监测作业方法
1.5.1 沉降监测
测量仪器：沉降监测采用天宝DINI03型电子水准仪及配套的2m条形码铟钢尺，读数精度为0.01mm。
地表沉降监测测量仪器技术参数 表1.5-1
型号 Trimbie DINI03
每公里往返测高程精度 ±0.3mm
视距常数 100.0
测站单次高差标准差 0.05mm
补偿器补偿精度 0.04mm
补偿器有效量测范围 ±10’
电子视轴水平度 ±3.3״
测试方法：沉降监测采用与当地轨道交通施工统一的高程系统，每次观测宜形成闭合或附合观测路线。 观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数较差不宜超过0.5mm，如超过时，应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。
数据处理：地表监测基点为标准水准点（高程已知），监测时通过测得各测点与水准点（基点）的高程差ΔH，可得到各监测点的标准高程Δht，然后与上次测得高程进行比较，差值Δh即为该测点的沉降值。即：
ΔHt(1,2)=Δht2-Δht1 公式⑴
在条件许可的情况下，尽可能的布设水准网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求得各点高程。
误差处理：常见的水准路线一般分闭合水准路线和附合水准路线两种。附合水准路线中，理论上两已知高程点间所测得各段高差的代数和等于两已知高程点高差。由于实测过程中存在误差，使两者不完全相等，两者之差称为高差闭合差。
公式⑵
闭合路线中由于起止点为同一点，因此理论上各段高差代数和等于零，但实测高差不一定为零，从而产生了闭合差。
fh=∑h公式 ⑶
当闭合差在允许的范围内，则可将闭合差反符号平均分配到各段高差上。
初始值观测：地表沉降点在联络通道施工前一周取定，要求独立测试2~3次，确认无误后取平均值。
1.5.2 隧道内水平位移监测
测量仪仪器：隧道内水平位移采用LeicaTCRA1201+型全站仪进行测量。
隧道內水平位移监测测量仪器技术参数 表1.5-2
型号 LeicaTCRA1201+
测角精度 1″
测距精度 1mm+1.5ppm
补偿精度 1″
测程 3000m/3500m
放大倍数 30X
最短视距 1.7m
工作温度范围 -20℃~+50℃
测量方法：该方法适用于在同一条直线上监测点水平位移的观测。隧道内测点基本在一条直线上，该方法满足要求，如图1.5-1所示，
图1.5-1 视准线法观测示意图
其中：A、B——隧道内一端的工作基点；a、b、c、d——位移观测点。
在远离联络通道中心的隧道内布设基准点（距离联络通道中心＞70m），全站仪架设调平后，照准与联络通道相反方向的一工作基点作为后视方向，用带有刻划的读数站牌或T型尺，设置在观测点上，读取数值。一般用经纬仪/全站仪正倒镜读数4次，取中数作为一次观测值。初始值观测时要观测两遍，以保证无误。以后每次观测结果与初始值比较，求得测点的水平位移量。
初始值采集：隧道水平位移量在联络通道施工前一周取定，要求独立测试2~3次，确认无误后取平均值。
1.5.3 隧道内收敛监测
测量仪仪器：收敛尺采用美国Leica DISTO A3激光测距仪，读数精度为0.13mm。
测量方法：每次测量时将激光测距仪安置于隧道底部及侧壁固定位置，直接测量隧道垂直方向及水平方向的距离，相邻两次的距离变化为本次环径变化量，与初测距离的变化为累计环径变化量。
初始值采集：隧道收敛在联络通道施工前一周取定，要求独立测试2~3次，确认无误后取平均值。
1.6 监测技术要求及初始值采集
依据中华人民共和国《工程测量规范》，并结合工地的具体情况，制定如下技术要求：
⑴、垂直位移测量的精度按《工程测量规范》中的二等水平测量执行，高程中误差为1.0mm，水平闭合差±0.5 mm(N为测站数)。
⑵、监测点埋设结束后，及时绘出实际的测点位置图。
⑶、各项监测点埋设完毕且稳定后，初始值测试必须不少于三次，并取其三次稳定值的平均数作为原始基准资料。
⑷、所有测量器材及测量仪器在测量前必须经过检定。
⑸、测量器材及仪器运至测量现场后必须进行检查校正，以保证设备完好。
⑹、在监测过程中要加强对现场测点的保护，发现问题及时与施工单位取得联系，若有因施工不慎损坏的测点，应重新布点(并重测初始值)。
⑺、当监测资料超出所要求报警值时，及时分析原因，提出合理化建议供有关方参考。
1.7 监测频率和报警值的设定
1.7.1 监测频率
（1）在联络通道钻孔期间，监测频率1次/1天；
（2）冻结法施工期间，监测频率1次/2天；
（3）开挖至结构施工结束，地表环境1次/天，隧道内1次/2天。并视沉降大小调整频率。
（4）联络通道结构施工完成后，后续前2个月监测频率2次/周；第3～第4个月：1次/周；第5个月：1次/15天。
以上监测频率可根据监测数据适当调整，满足工程需要为原则。
1.7.2 报警值
各项监测的数值达到一定范围（即：将产生不可接受的负面影响时）要进行“报警”。报警值应根据设计单位的设计说明及委托單位的要求等执行。
① 隧道沉降及水平位移：累计±12mm，变化速率：2mm/d。
② 隧道收敛变形：累计±15mm，变化速率：2mm/d。
③ 地表沉降：累计±30mm，变化速率：3mm/d。
④ 建筑物沉降警戒值为δ/L<0.002（δ为差异沉降值，L为建筑物长度）；累计沉降值：15mm，变化速率：2mm/d。
⑤ 管线沉降：累计15mm，变化速率：2mm/d。
二、实例分析
2.1工程简介
宁波某盾构区间联络通道位置里程为左线：K15+591.259，右线：K15+590.813，通道处线间距约13.4m，通道顶覆土约16.0m。中心标高左线约为-15.009m，右线约为-15.191m，地面标高约为+3.21m；处于宁波主要交通要道，地面交通量较大；附近的沿线管线埋深较浅，主要有给水管线（砼400，埋深约1.1m）、供电（塑DN1600*600,埋深约为0.8m）。
2.2工程地质及水文地质
地质条件情况：根据工程勘察报告，联络通道地层入地层分布从上到下依次为：①1-1层素填土、①2层粘土、①3层淤泥质粘土、②2-2层淤泥质粘土、③2层粉质粘土夹粉砂、④2层粘土、⑤1层粉质粘土、⑤3粉质粘土夹粉土、⑥2层粉质粘土、⑥3层粘土、⑦1层粉质粘土、⑧1层粉砂、⑧2粉质粘土、⑧3层细砂。联络通道所处位置土层主要为②2-2灰色淤泥质粘土、③2灰色粉质粘土夹粉砂层、④2层粘土。其中②2-2灰色淤泥质粘土，流塑，土质不均，局部为淤泥，切面光滑，呈油脂光泽，干强度中，韧性中，无摇振反应；③2灰色粉质粘土夹粉砂层，软塑，土质不均，局部粉性较重为粉土，切面稍光滑，无光泽，干强度中，韧性中，无摇振反应；具体地质见下图：
水文条件情况：拟建场区地下水由浅部土层中的潜水及深部粉(砂)性土层中的承压水组成，其补给来源主要为大气降水与地表泾流，其排泄方式主要以蒸发形式排泄。
潜水主要赋存于浅部粘性土、粉性土中，地下水位随降雨、潮汛影响而略有变化，根据区域地质资料，地下水位变化幅度不大，一般在0.5～1.0m之间。
承压水主要赋存于中、深部粉(砂)性土中，⑤3层灰黄色砂质粉土和⑧1层灰色粉细砂地下水具承压性。承压水水位相对较稳定，⑤3层灰黄色砂质粉土和⑧1层灰色粉细砂中承压水水位埋深3.0～5.5m。
2.3施工概述
联络通道冷冻孔施工：2011年5月10日～2011年5月25日
联络通道冻结施工：2011年6月6日～2011年6月23日（积极冻结）；2011年6月23日～2011年8月23日（维护冻结）
联络通道开挖和构筑施工：2011年7月20日～2011年8月2日
联络通道融沉注浆：2011年9月14日～2011年12月15日
三、监测点布设及监测分析
3.1监测点布设
监测分项 监测项目 监测目的 测点布置 测点数量
周边环境 地表沉/隆 监测地表沉/隆情况 沿通道中线每5m左右布设一点，沿着通道轴线方向隔约7m、5m左右布设一组垂直于线路的断面，每断面设9点。 5个断面，共45点
地下管线变形 监测地下管线变形情况 根据工程实况，对施工影响范围内的管线每,5～10m左右设一点。 10个点
主线隧道 隧道拱顶/拱底沉隆 监测管片垂直变形情况 影响范围内约5环左右设一组测点。 16组
隧道收敛 监测管片净空间情况 影响范围内约5环左右设一组测点。 16组
隧道水平位移 监测管片水平方向变形 影响范围内约5环左右设一组测点。 左、右线各8个点
通道监测
通道拱顶下沉 监测通道拱顶变化情况 约5米设一测点 2点
通道监测 通道收敛 监测通道净空间变化情况 约5米设一测点 2点
表1
3.2监测点变形分析（以典型的D3段面分析）
1)、地表沉隆
冷冻孔施工~构筑施工 图1
图2
道路沉降
施工工序
变化量(mm)
点号 钻孔施工
（16天） 积极冷冻
（13天） 土方开挖及构筑
（35天） 融沉注浆
（94天） 停止融沉注浆
（20天）
D1-1 -1.0 1.3 -1.7 -7.3 -1.6
D1-2 -2.6 1.8 -2.7 -10.5 -2.7
D1-3 -2.2 1.8 -2.6 -14.5 -3.5
D1-4 -3.0 2.7 -5.4 -16.1 -5.1
D1-5 -3.5 3.0 -7.1 -27.0 -6.7
D1-6 -1.1 0.6 -8.3 -16.9 -6.7
D1-7 -0.7 2.1 -5.6 -14.5 -5.3
D1-8 -1.1 0.9 -2.7 -13.2 -4.1
D1-9 -2.0 1.5 -1.8 -10.3 -3.4
D2-1 -1.5 2.7 -2.6 -8.3 -3.1
D2-2 -1.5 4.3 -3.5 -14.6 -5.2
D2-3 -2.3 4.2 -4.8 -24.0 -6.9
D2-4 -3.3 5.9 -7.2 -35.5 -8.7
D2-5 -5.3 9.9 -11.0 -48.2 -12.7
D2-6 -3.2 7.0 -10.4 -39.6 -10.8
D2-7 -0.5 5.6 -7.0 -26.1 -7.1
D2-8 -0.4 2.3 -5.3 -20.0 -6.4
D2-9 -2.1 1.0 -3.2 -15.8 -4.6
D3-1 -1.5 1.9 -1.0 -11.1 -4.1
D3-2 -2.1 4.2 -4.2 -19.2 -6.2
D3-3 -3.0 6.8 -5.1 -40.8 -9.4
D3-4 -4.2 9.5 -7.9 -60.1 -12.2
D3-5 -5.7 11.6 -12.3 -70.1 -15.1
D3-6 -3.6 10.7 -9.8 -60.3 -13.8
D3-7 -3.2 7.1 -6.5 -41.2 -9.8
D3-8 -2.5 5.4 -5.2 -26.9 -7.3
D3-9 -1.4 4.4 -3.5 -17.6 -5.4
D4-1 -2.4 3.0 -3.3 -14.8 -3.5
D4-2 -1.5 4.1 -2.3 -17.8 -6.0
D4-3 -2.8 7.0 -3.0 -36.0 -8.0
D4-4 -4.4 7.4 -6.3 -51.3 -11.7
D4-5 -2.2 10.0 -9.4 -55.8 -14.1
D4-6 -3.8 9.1 -9.6 -55.0 -12.6
D4-7 -3.2 6.8 -7.9 -40.9 -10.1
D4-8 -3.8 4.1 -2.3 -27.2 -7.8
D4-9 -2.1 1.1 -0.7 -17.5 -4.4
D5-1 -0.8 -0.2 -0.7 -6.9 -2.6
D5-2 -1.2 2.2 -1.3 -11.7 -4.1
D5-3 -1.9 4.6 -1.4 -19.9 -5.6
D5-4 -2.9 5.7 -2.3 -30.4 -7.3
D5-5 -3.4 6.2 -5.2 -37.0 -8.3
D5-6 -1.6 5.9 -4.5 -28.4 -7.1
D5-7 -1.2 5.4 -4.4 -23.6 -6.6
D5-8 -2.1 2.7 -3.3 -16.7 -5.1
D5-9 -1.3 2.0 -1.1 -12.7 -4.5
平均值（mm） -2.4 4.6 -4.8 -27.0 -7.1
平均速率（mm/d） -0.15 0.35 -0.14 -0.29 -0.35
表2
从图1、2及表2可以看出，地表变形可根据施工工序主要分为四个阶段：
第一阶段：冻结孔施工阶段。主要表现为地面沉降，沉降量不大，最大值为-5.7mm。主要是因为在冻结孔施工过程中，有部分水土流出冻结孔，地层发生了一定的损失，后期为了减少地面沉降，在每个冻结孔施工完成后进行了注浆有效地控制了地面沉降。
第二阶段：冻结阶段（积极冻结和维护冻结）。积极冻结（约13天）土体温度下降较大。随着土体的温度加速下降，未冻区土体中的水分急速向冻结区迁移、集聚，使冰晶体逐渐增大，土体的体积发生膨胀，地表隆起较快，从图1和表2可以看出；冻结后期（维护冻结）随着土体温度进一步下降至0℃以下，拟建区域内没有更多的自由水供给，土体膨胀速度减缓。土体温度下降到一个比较低的温度后，冻胀基本停止，地面隆起量减小，变化量在某一阶段变化曲线图比较平稳，从图1可以看出。
第三阶段：开挖及结构构筑阶段。这一阶段的主要特征是地面隆起速率减小至几乎为0；虽然沉降变化明显，但未发生大的沉降，累计变化量最大值远小于设计允许值，亦沉降速率较小。主要是因为冻结帷幕交圈达到了设计效果，加之在开挖过程中采取了及时支护和继续进行土体维护冻结。
第四阶段：融沉注浆。这一阶段分为壁后注浆和隔沉注浆。在结构施工完成后，地面沉降最大为-12.3mm，所以沉降速率相对较小，自2011-8-23以后地表沉降速率加快，从图2和表2可以看出。由于联络通道的特殊性，通道顶板内的砼浇筑较为困难，壁后存在较大的空隙，冷冻设备拆除后，壁后注浆的不及时以及注浆量、注浆次数较少，在一定程度上加快了土体的中水份子的溶解。土层自然解冻时，冰晶体开始慢慢融化，同时壁后注浆增加了土体的自重压力，地面下陷开始加速，出现融沉现象。
2)、地表融沉变化规律探讨
a、横向段面沉降分布图（D1-1～D5-1、D1-2～D5-2、D1-3～D5-3、D1-4～D5-4、D1-5～D5-5 、D1-6～D5-6、D1-7～D5-7、D1-8～D5-8、D1-9～D5-9）
图4
b）、纵向段面沉降分布图（D1-1~D1-9、D2-1~D2-9、D3-1~D3-9、D4-1~D4-9、D5-1~D5-9）
图5
由纵横段面变形图和地表监测布点图图6可以得出（不含融沉注浆）：
a、垂直于联络通道距开挖面影响范围约13.5~15m，平行于联络通道距开挖面影响范围约7.0～11.8m。
b、地表隆起主要发生在积极冷冻时期，持续时间约13天，冷冻影响范围分布在0～9.2m，隆起最大变化量区域在6.5～9.2m。
c、监测点同一断面联络通道拱顶上方产生的变形最大，两边依次减小。
d、管线监测点与地表监测点为同点，变化速率、规律相同，亦不做详细分析。
周边环境监测点布设示意图 图6
3.3隧道变形监测
拱顶沉降时间~累计沉降量变化曲线图 图7
拱底沉隆时间~累计沉降量变化曲线图 图8
收敛变形时间~累计沉降量变化曲线图 图9
水平位移时间~累计沉降量变化曲线图 图10
从图7~图10可以得出，从通道整个施工过程中，管片整体变形相对较小。然而通道在冻结过程中，土中水分及外部迁移而来的水冻结成冰，体积发生膨胀，产生了较大的冻胀力。这个力对管片产生了挤压的作用力，致使隧道竖向、水平方向发生变化。由于在设计冻土帷幕时，两侧只有一排冻结管，冻结后冻土体积较小，加之其向两边变形空间较大，致使其对隧道腰部监测点的影响较小。而底部，由于泵房开挖的需要，在底部布置了5排冻结孔。在积极冷冻期间，冻土体积较大，底部变形最大隆起6.2mm,经过巡视，并未发现管片有明显变形。
3.4联络通道监测分析
拱顶沉降 通道收敛
施工工序
变化量(mm)
点号 融沉注浆 融沉注浆后 施工工序
变化量(mm)
点号 融沉注浆 融沉注浆后
D1 -7.3 -3.8 L1 6.0 1.0
D2 -8.6 -4.2 L2 5.0 2.0
平均速率（mm/d） -0.09 -0.03 平均速率（mm/d） 0.06 0.01
表3
由上表可以得出，通道在联络融沉注浆期间变化速率较小，随着时间的推移，变化速率逐渐趋于稳定。
隧道及联络通道本体结构监测点布设示意图 图11
四、结论
1、宁波某盾构联络通道采用上述监测方法监控对整个施工和施工后期有效，特别是地面沉降监测点在整个过程中起到了举足轻重的作用。隧道和通道内监测点因为工作面狭小和操作空间的局限性只能得出一个结果值，但也从侧面反应出隧道安全可控。
2、整个通道在融沉注浆前并未对周边环境产生较大的影响，反而是在结构浇注完成后地面沉降呈现较快下降趋势，但在严密监测监控下结构本身和周边环境并未造成失控状态。
3、积极冷冻时期地面变形与隧道变形监测结果来看，地面变形大于隧道变形。可见，管片在抑制隧道变形方面能起到一定的作用（同时期变化量）。
4、地表隆沉相对盾构隧道内部各项监测指标（管片收敛、竖向位移、水平位移）更为灵敏，施工对地表隆沉的影响有一定的滞后性。
5、地表沉降参照DG/TJ-802902-2006(J10851-2006)《旁通道冻结法技术规程》中9.6.8并未达到稳定期；通道参照JGJ8-2007《建筑变形测量规范》，在施工完成后100天，建(构)筑物沉降速率在0.01～0.04mm/d时可认为已进入稳定阶段（最后一次监测时间为2011年12月15日）。
6、本区域主要以②2-2灰色淤泥質粘土和③2灰色粉质粘土夹粉砂层，土质较差，地质条件决定了沉降速率要达到稳定需要一个较长时间。
五、结语
本文介绍了盾构联络通道监测监控方法并列举实例简单分析了各监测项目的变化规律，通过变化规律探寻了它们之间的部分联系。得出变形最大阶段为积极冷冻、融沉注浆时期，单独就停止融沉注浆的控制值是否合理提出了严峻的考验。目前国内针对盾构联络通道冷冻法施工的监测规范较少，即使有相关规定也并不是独立的。在以后相同工法时能否在联络通道相应位置增加管片应力监测，这样就能更立体化分析和掌控其安全状态；停止融沉注浆后监测数据变化速率相对较大，能否在以后的监测过程中增加监测频率或延长监测时间，这样更能进一步掌握其后期的变形规律和稳定值。
参考文献：
「1」曾丰姿. 盾构区间隧道联络道施工力学机理研究
「2」檀鲁新，赵燕,，齐吉龙，岳丰田，杨超.地铁隧道联络通道冻结监测分析。