地铁运营期间变形监测的重要性

地铁运营期间变形监测的重要性

邝立生

港铁轨道交通（深圳）有限公司深圳518109

摘要：近年来，经济发达城市的地铁工程建设日趋普遍，地铁工程在建设及运营的过程中受到内部和外界因素的影响，存在着许多安全、质量问题，若不及时处理会造成地铁交通线路中断，对线路结构和运营安全十分不利，为确保地铁列车的运行安全，必须定期对地铁结构进行保护监测。本文简要论述采取合理的地铁结构变形监测技术，对于保证地铁的安全运行具有重要的意义以及地铁运营监测的一些重点项目和注意事项。

关键词：运营地铁变形监测技术

随着城市进程不断的发展，常规地面交通早已不能满足人们日常出行的要求，为缓解城市交通拥堵等问题，以“城轨”或“地铁”为主体的轨道交通逐渐成为各大城市的首选，逐渐建成运营。特别是北京、上海、深圳、天津等城市的轨道交通愈发的成熟，在城市发展、居民出行方面做了重要作用。

通过对国内一些已运营的地铁线路调查研究，笔者发现，在建设过程和运营期间，受到不同地质结构影响，其隧道、高架桥、U型结构、路基挡墙等主体结构均有不同程度的变形发生，引起路基沉降、轨道变形，涵洞漏水，严重威胁到了地铁运行的安全。为掌握地铁主体结构的变形情况，及时消除安全隐患，提高地铁运行的稳定性，就要及时对主体结构采取适宜的变形进行监测，根据变形监测情况制定处置措施。

一.地铁在运营期变形监测工作的必要性

1.地铁结构随外界的变化引起变化。

（1）地铁主体结构是修建在地下，部分结构在地上需要高架桥，特殊的修建特点造成地铁主体结构需要穿过不同水文地质条件的地层，不同地层具有不同的沉降速率和敏感性，会引起地铁结构不同速率的沉降变形，不均匀沉降就会对地铁结构产生较大的影响。

（2）一条地铁线路结构通常采用盾构施工、明挖施工及暗挖施工等多种形式施工完成，各修建分体结构之间存在差异，在修建时候不能保证绝对的一致性。

（3）受运营列车振动荷载和离心力的长期循环作用下，隧道下卧的饱和砂土层液化的可能性以及饱和黏土振陷，引起线路、隧道结构和工程环境的变形。

（4）地铁所经过的沿线多是城市繁华地带，一些高层商务楼宇正在或即将施工建设，这些距地铁较近的建筑物在施工期间极易引起地铁结构的变形。

（5）临近隧道的大面积、高密度的高层建筑物，沿城市轨道交通线路排列，其建筑载荷产生的附加应力以及临近隧道进行的基坑开挖，隧道上方载荷的增加，线路隧道所处地层水位的变化、线路隧道下卧土层水土流失等到情况对地铁隧道变形的影响相当大。在相关资料上载明，对于当隧道处于软弱土层穿越时，而当隧道周围工程环境改变，其2H-4H范围内的都需要进行监测（H为隧道的埋深）。

（6）新旧线改造结合部位需要重点关注，由于新旧线建设时间不同，旧线沉降速率基本稳定，而新线沉降变形速率较快，其接驳部位容易造成变形损坏。

（7）受城市整个地层的沉降运动的影响，地震灾害的影响等都是可能造成地铁结构变形。

2.地铁结构变化造成的影响

由于地铁主体的特殊结构，会存在一定的变形值，变形值在一定限度之内不会对地铁结构安全和运营造成影响，但如果超过了规定的限度，就会引起局部路基沉降、轨道变形或水平度下降，变化量过大甚至会造成涵洞漏水，造成轨道零件锈蚀等现象。这些变化严重威胁到了地铁运行的安全，轻者造成地铁运行不稳定，颠簸增大，零件使用寿命低，磨损增强；重者甚至会造成列车出轨或地面塌陷形成天坑，严重的威胁到人们的生命和财产安全。

同时在《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008第18.5.1中明确规定：“在运营阶段，属于下列条件之一的应对相关线路或周边环境进行变形监测：施工阶段的观测对象仍未稳定，需要继续进行观测的项目；不良岩土条件和特殊岩土条件的地区（段）；地面沉降变化大的城市或地区的轨道交通线路；临近线路两侧进行建设施工的地段；新建线路和既有线路衔接、交叉、穿越的地段；新建线路穿地下工程和大型管线的地段；地震、列车振动等外力作用对线路产生较大影响的地段。在《城市轨道交通运营管理办法（建设部令第140号）》文件说明城市轨道交通运营单位应当组织对城市轨道交通关键部位和关键设备的长期监测工作。因此说，在地铁运营期间对变形量监测，既是出于安全因素考虑，又是国家相关政策的需要，是十分必要的。

二、地铁运营期间变形监测重点位置

根据目前在运行的地铁线路的运行情况来看，根据已经的到的数据和相关的运行验，运营期间应对地铁的下列部分进行监测，掌握变形情况：

车站与区间之间不能整体完成，施工过程存在差异，其衔接处的差异沉降需要重点关注；地铁穿越河流、不良地质地段的隧道、高架桥区段的特殊沉降；新老隧道施工方式和标准不同，衔接处的差异沉降；区间联络通道附近衔接处的差异沉降；沿线高大建筑或工程正在施工的会造成地面压强变化，此处地段要重点监测沉降；轨道交叉点附近地段隧道的沉降；高架桥地段的墩台沉降、梁体的挠曲变形；隧道、高架桥与路基的施工方式不同，其过渡段的差异沉降；城轨交通穿越国家既有铁路对隧道的影响。

三、监测方法及形变控制量

1.监测方法

GPS设备、高精度全站仪、高精度水准仪构成控制网，；采用高精度水准仪进行沉降监测；采用高精度全站仪测量导线的方式进行位移测量，以上作业均执行二等作业标准

2.形变控制量

沉降量和水平位移量均控制≤20mm；隧道纵向变形曲线的曲率半径R≥15000m，隧道的相对变曲≤1／2500；由于建筑物垂直荷载（包括基础地下室）及降水、注浆等施工因素而引起的隧道外壁附加荷载≤20kPa（≤2t／m2）；地下水位下降幅度≤５.０m；简支梁桥梁墩台沉降警戒值为±20mm，相邻墩台沉降量之差小于±10mm；连续梁墩台沉降警戒值为±15mm，相邻墩台沉降量之差小于±5mm。所有监测项目的预警值按照警戒值的80%进行设置。

结论

地铁及其它轨道交通项目建成后，要按照相关的要求对主体结构的的沉降、水平位移、收敛等变形情况进行测量，准确掌握相关的技术资料，对于变形量较大的地段要采取相关技术措施予以控制，保障地铁运营的安全稳定、维护城市窗口形象的主要工作项目。

参考文献：

[1]夏才初，潘国荣，等.土木工程监测技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[2]陈希哲.土力学地基基础[M].北京：清华大学出版社，1997.

[3]马振海.城市轨道交通线路的敷设形式[J].城市轨道交通研究，2005（3）：27-30.

[4]陈仲颐，叶书麟.基础工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，1990.

作者简介：

邝立生（1975-），男，工程师。