分析轨道交通工程沉降监测技术与运用

分析轨道交通工程沉降监测技术与运用

谭永豪

广东华隧建设集团股份有限公司

摘要：轨道交通对路基稳固性及变形要求极高，必须展开持续监测。本文就某市轨道交通17#线项目为研究对象，详细分析了下沉监测与收敛测量技术方法和要求，且介绍了监测结果。结果显示，各区段的下沉与管径收敛指标都符合设计标准。

关键词：轨道交通；下沉监测；收敛监测

1. 工程概况

某市轨道交通17#线总长约36.7公里，其中高架段约19.88公里，地底隧道段约16.88公里。轨道交通对路基稳固性要求极高，工程建设中要监测沉降和隧道收敛状况。工程下沉和收敛监测范围包括运行范围内的返回先、朱家角进出场先。经下沉监测明确测量点高程值、累计下沉、当次下沉量、下沉速度等指标，评价工程监测区段的差异下沉现象、下沉特性变动状况，为工程建设提供指导、及时找到工程质量缺陷，以便采取科学的防治策略。

2、轨道交通项目下沉监测方法分析

2.1下沉监测

水准路线监测时，依据《国家一、二等水准测量标准》（GB/T12897-2006）二等要求处理，同时测量道床上观测点。测量采取LEICA DNA03与LS10电子水准仪，操作时根据标准定时展开i角测量。外业监测完成后，对水准监测结果展开总体平差，测线闭合差和附和差按运算结束后，根据测站平差运算地铁下沉点高程值。下沉量的运算是按照同名点的此次高程减掉上次高程获得。新加测点的此次下沉量按照相邻点的改变仔细判断，和相应点的累积量加起来组成累计下沉量。

为削减由于i角引发的系统偏差，要严控施工阶段设备的i角大小和稳固性，每日测量前要对每台设备做好i角校准，把i角大小保持在±10^〃之内，持续2次i角校准差值不能超过3^〃，否则要重新校准设备，且做好信息记载备差。

高程基准网联查水准路线通过部分闹市区，车辆集中，地表震动很大。因为本工程水准精度要求较高，为保障外业测量结果稳定，外业测量尽量在车辆人流比较少的凌晨时间，尽可能防止选择早晚高峰期。地表水准基准网联查受光照等因素影响很大，往返测量充分兼顾监测时间造成的系统偏差影响，往返测量选择在上午和下午。高程联系监测、隧道中水准监测等外业测量都不受外部天气、时段的干扰，往返测量不考虑时段因素^[1]。隧道水准监测过程光线弱时电子水准仪不能施测，为确保监测顺利展开，每个电子水准尺加工专用的尺灯。外业监测需要保证“五固定”，包含固定员工、固定设备、固定路线、固定测点、固定转点。

2.2收敛监测

监测实施根据《城市轨道交通项目测量标准》（GB 50309-2008）水平位移测量二等要求进行，监测技术是极坐标方式。管径收敛监测采取独立坐标轴，采用断面全方位测量办法，采取含无棱镜测距作用的全站仪展开监测，监测结果涉及隧道断面每个点的直径和隧道规划内径的对比与隧道直径的监测成果，体现隧道每个组合管片的相对变形现象^[2]。管径收敛监测的无棱镜测距作用的全站仪，量角精度不能小于2^〃，无棱镜测距精度不能小于0.2cm+2ppm。为确保监测结果的持续性，尽可能保障无棱镜测距和目标面相垂直，直径收敛监测除了在隧道管片标注直径端点外，也在各个监测管片相应道床之中和直径同个断面部位标注设备对中点。确定对中点时能清理干净道床，粘贴强力胶以便对中的十字标识或是钢针刻划后涂上油漆标记，每次监测时把激光对中点和十字交叉点重叠就行。

实际监测时直径点部位量取、激光量距斑点目标瞄准要保持在10mm范围。监测前在地铁圆形隧道项目道床之中分布测站点SLi（其中i表示测点量），明确直径和其余测量弦端点部位后，能贴上观测反光标识点SLi-1、SLi2，用作每次监测的照准点。监测过程在SLi点上安装全站仪，注意对准点SLi-1、SLi-2，经监测水平间距，能获得隧道直径L，对比每次监测的直径，就能掌握隧道直径收敛状况^[4]。依靠坐标反算获得两直径端点之间的直线间距，反算间距精准至毫米级，把每次直径监测值和设计值相对比，能获得隧道直径收敛变化现象。

按照地下项目隧道断面收敛变化监测要求，选择TS60型号全站仪，完成隧道断面收敛变化监测外业信息收集软件管理与智能收集，保障监测结果的精准性、高效性，且减低了工作强度^[3]。断面收敛变化监测外业信息收集选择Profiler断面收敛变化监测机载系统，获得断面收敛变形监测成果与图表。

3、监测结果研究

轨道地基下沉监测对12140个下沉淀展开测量，选择吴淞高程软件，采用J14A、SJ-N和DFLZ-J作为起始点，地表根据一等水准测量要求分布一条密闭水准路线，在地底，上行隧道区段、下行隧道区段分别分布1条二等附合水准线路，由此采用整体平差办法计量每个观测点的高程信息。收敛监测采用固定线法测量，朱家角地下段至淀山湖大道站管径收敛状况如表1所示。

表1 朱家角地下段至淀山湖大道站管径收敛状况

由测量结果得知，朱家角站至敞开段上行线区段SK3+200~SK6+258、下行线XK3+520出现沉降态势，上行线最大下沉-1.276cm，下行线最大下沉-1.285cm，变化速度0.013cm/d，按照场地踏勘，一般受试车和现场标高影响导致，地下段到淀山湖大道站区段主要在-0.3~0.2cm以内，管片直径和设计值较差一般在1-3cm以内，能够发现敞开段至淀山湖大道站道床与管片结构稳固。

整体而言，17#线道床变化很小，一般在-3~1mm以内，管径与设计值比较一般在0-2mm以内，高架与隧道结构比较稳固，受施工干扰很小。因为周围施工、地面标高变动等外部因素干扰，上行线、下行线区段管片影响很大，通过现场踏勘和对该区段管片巡查发现没有明显渗水点和其它结构问题，一般受地面标高和周围房产建设所致。

4. 结论

第一，轨道交通构筑物设施的下沉监测采取高精度电子水准仪根据二等水准监测要求展开测量，管径收敛观测选择含无棱角测距作用的全站仪展开全方位测量全面。

第二，由地铁占进出口周围的深式水准点到地铁站台运行点实施二等水准路线联查，把地表控制监测的高程值传送至地下隧道和高架位置，在上行线、下行线分别分布一条平行的Ⅱ等水准路线，上行线、下行线在旁通道当中进行联查组成闭合环，该方法思路的可操作性高，监测结果精准，测量高效。

第三，17#线每个段落的下沉比较均匀，下降量大都小于1cm，管道收敛一般在0.1-0.3cm范围，有些区段受周围工程建设的影响，下沉量与收敛较大，但隧道管道没有明显渗水点和其它结构问题，高架和隧道结构比较稳固。

参考文献：

[1]李良良,吴光进.轨道交通工程沉降监测技术及应用[J].北方交通,2018(11):85-88.

[2]邱颖新,张献州,张拯,喻巧.利用物联网模式的轨道交通工程变形监测预警体系[J].测绘地理信息,2017,42(05):88-91.

[3]史振伟,尹业彪,周朝阳.轨道交通工程沉降监测数据自动化处理与分析系统的设计[J].西北水电,2017(03):87-91.

[4]许敏娟,顾修竹.基于光纤光栅技术的轨道交通基础结构沉降实时监测系统应用分析[J].城市轨道交通研究,2016,19(11):68-72.