运营中地铁隧道变形的动态监测方法及研究.docx

运营中地铁隧道变形的动态监测方法及研究赵凌云摘要：上海地铁隧道的变形及形变的因素有很多，包括地质条件、地下水状况、地表沉降、安保区违规施工等因素，均会对在建地铁、运营地铁产生一定影响。如果不能对地铁隧道重点区间进行全天候实时监测，造成的后果难以估量。工程经验表明地铁隧道一旦发生险情，将会造成巨大的灾难和损失，民众也会恐慌心理，对社会安定产生不良影响。本文借助某工程施工监测状况进行了分析，对紧邻基坑施工扰动影响的隧道变形进行了全面合理的动态监测，主要使用设备为全站仪，可实现24h无人值守连续监测，每次监测均可在地铁运行间隔内完成要求。监测数据、采集数据可为后期施工提供一定的理论参考依据，为工程应用的顺利实现打下良好的基础。关键词：地铁隧道变形监测基坑施工安全控制近年来上海地铁的运营里程的不断增加，数以千万的日客流量已成为常态化，轨道交通大动脉的贯通，为城市高速发展奠定了基础，为上海这座金融中心的提供了强大发展动力。随着网络化运营的发展，地铁沿线周围深基坑开挖作业不断增多，部分基坑与地铁隧道间距越来越小。加强运营期地铁隧道的维保工作，减小紧邻地铁隧道基坑开挖、建筑施工等作业产生的负面影响，是当下地铁运营期需主要考虑的任务。信息化施工在当前在建地铁，运营线路施工中贯穿始终，信息化作业可有效指导施工过程。施工中主要采用时空效应法、逆作法及注浆法等保护临近隧道，避免隧道变形等状况的发生。但上述一切要求需建立在对地铁隧道变形的严密监控基础上。常规地铁变形监测方法主要有：连通管法、巴塞特等手段，对运营地铁速调的监测难度较高。原因在于地铁一般运行时间短，运行期间相关操作人员严禁入内。当前也有采用电水平、三维激光等监测技术，考虑到高精度的需要，本文介绍无人看护、全自动的监测方法，可在短期时间内完成隧道的变形监测，并及时提交数据成果，为临近基坑施工及运营地铁监护可提供更加可靠的参考依据。一、隧道监测原则、要求分析（一）隧道监测原则隧道监测需要遵循以下原则：1.可靠性原则，作为监测中最为关键的原则，需要格外的注意，为了有效的提升监测的可靠性，可以采用高精度仪器，并注重对监测点位的保护；2.多层次原则，在检测对象的选择上，要注意对位移和隧道内力的考虑并兼顾其他监测目的，主要采用仪器监测及巡检的方法；3.重点区间监测原则，需要根据工程对象的不同合理的设置施工步骤，不切有针对性的对重点位置进行实时动态监测，重点关注建筑物及地下管线的安全问题；4.方便实用性原则，从提高监测便利度，控制监测对施工干扰的角度出发，需要保证系统的安装、测量等必须方便实用；5.经济合理。系统设计时需要考虑仪器设备，仪器选择方面，需要结合性能、价格等进行控制，保证检测费用的合理。（二）地铁隧道变形监测的要求首先，监测目的。运营地铁隧道监测主要考虑隧道变形规律、形变特性，在保证地铁运行安全的基础上进行基坑开挖作业，为基坑开发提供合理的监测依据。其次，监测要求。基坑施工是一个动态、连续工程，地铁隧道受施工影响，其实际施工位置也是变化的，为此需要加强隧道变形的连续监测。运营地铁隧道中，一般大部分时间是全封闭状态，不允许人员进入。为此，需要在隧道内设置自动化监测系统，借助先进仪器设备替代传统人工操作，提高隧道水平、垂直方向监测的精确性。并且，需要考虑地铁运行时间状况，一般地铁运行时间较短，监测系统需要实时监测受影响区域的隧道变形状况。某项目中，结合综合楼的设计图纸及上海市地铁保护相关文件要求，确定监测对象为地铁区间隧道基坑沿线60m及两端延伸30m位置，共计120m。监测内容主要包括基坑影响区域范围内的隧道水平、垂直位移。二、监测系统的组成一套完整的自动化监测系统，一般无需外接干预，便可实现自动观测、记录、存储、报表编制等功能。监测系统包括两个重要组成部分，那就是硬件和软件，具体包括以下内容：LeicaTS30全站仪、计算机、相关软件、供电及通信电缆等。LeicaTS30全站仪可以自动进行棱镜的识别，可以发挥独特的跟踪功能还需要具有自校准、自动跟踪的能力；合理同时对多个目标进行操作，具有重复测量的功能，可以随时变化监测方式，进行正倒镜测量等操作。考虑到全站仪是通过三维坐标来完成测量过程的，只需要进行一次就可以实现对垂直和水平方面的测量，具体的监测系统示意图如图1所示。三、监测结果的探讨（一）监测断面点的布置根据现场状况、监测方案，某工程地铁隧道区间布置了自动化监测断面13个，每个断面布置了5-7个监测点，一共86个监测棱镜，断面间距为5m。借助LeicaTS30全站仪进行连续监测。人工监测17个、2个为收敛断面、13个轨距与差异沉降断面，还有两个应变监测断面，夜间停车后一般需要借助人工监测完成作业。（二）监测方案首先，监测组织，现场一般会成立一个盾构下穿监测组，该小组需要及时与业主、施工方