地铁初期运营前结构变形监测技术分析

地铁初期运营前结构变形监测技术分析

兴博

中航勘察设计研究院有限公司   辽宁省沈阳市   110000

【摘要】本文针对地铁初期运营前结构变形监测进行分析，如监测内容、点位布设及重点监测部位、监测方法、监测周期及数据分析工作，包括监测区范围内地面沉降、塌陷等异常情况及监测数据出现异常情况时应急措施。通过对数据的分析，掌握变形趋势，判断地铁结构的安全状态，预防重大结构安全事故，同时依据变形情况对发现的问题采取相应措施，对初期运营安全具有重要的意义。

1.初期运营前结构变形监测内容

初期运营前结构变形监测应包括水平位移监测、竖向位移监测、净空收敛监测。应结合施工进度，分区段布设隧道、路基及轨道道床监测点，监测点位初始值采集应独立进行两次，水平位移较差应小于4mm，竖向位移较差应小于0.7mm，并取其平均值作为初始值。

2.监测点

2.1基准点埋设

监测基准点包括竖向位移监测基准点和水平位移监测基准点。

地铁车站所处的地质条件一般较好，遇不良地质均已进行了地基处理，可将车站看做一个相对稳定刚体，地铁隧道内的变形监测基准点一般埋设于车站内。基准点平面、高程共点布设，间距约60～120m。

2.2监测点埋设

常规地段：轨道道床每30m埋设竖向位移监测点，每60m埋设水平位移监测点；隧道结构每60m埋设竖向位移监测点。

特殊地段加密点位：

1.曲线地段监测点埋设间距不大于50m，且曲线要素点均加密埋设监测点；

2.道岔区在道岔理论中心、道岔前段、道岔后端、撤叉理论中心等结构各部位个埋设1个监测点，道岔前后的线路监测点应加密埋设；

3.在线路结构的沉降缝和变形缝、车站与区间衔接处、区间与联络通道衔接处、附属结构与线路衔接处等加密埋设监测点；

4.隧道与路基之间的过渡段加密埋设监测点，在衔接面两侧个埋设1个监测点；

2.2监测点的维护

监测过程中发现监测点位被破坏的，应第一时间进行点位维护，采用原位置重新埋设的方式，重新编制监测点号，并按照初始值采集方法及时进行初始值数据的采集与更新，确保监测数据的完整性。

3监测方法

3.1竖向位移监测

（1）外业观测

监测点数据采集以“两站一区间”为一个单元进行往返观测，构成附合水准路线，即基准点→监测点→基准点。当监测对象上布设的监测点密集时，在观测路线中宜采用间视法进行观测，但应在不同的测站各观测一次。

（2）数据处理

外业测量完成后，对外业记录进行检查，并进行严密平差，计算各监测点高程。

（3）监测点竖向位移变化量

本次变化量=本次高程-上次高程；

累计变化量=本次高程-初始高程；

    变化速率=本次变化量/观测时间间隔。

后续监测与初始值采集方法一致，计算竖向位移变化量及变化速率。

3.2水平位移监测

道床水平位移监测应以“两站一区间”为一个单元，采用导线法进行整体监测。对于整体监测中发现的数据异常区段，应适当加密监测点，采用小角法进行局部监测。

3.2.1导线法

监测基准点和区间监测点构成附合导线，网形如图1.1所示。

图1.1道床水平位移监测网示意图

(1) 外业观测

外业数据采集时，采用全站仪配合控制网测量软件进行导线测量，预先将精度指标输入控制网测量软件，并输入温度、气压等相关参数，角度 观测四测回，边长往返各观测四测回，学习完成后进行自动观测。

(2) 数据处理

外业测量完成后，对原始数据进行质量检查，确认无误后进行严密平差，计算出各监测点坐标及其沿线路法线方向偏移量。

初始值采集独立进行两次，坐标及偏距较差均不应超过±4mm，满足要求后取平均值作为初始值。

（3）监测点水平位移变化量

监测点水平位移变化量按如下公式计算：

本次变化量=本次偏距-上次偏距；

累计变化量=本次偏距-初始偏距；

变化速率=本次变化量/观测时间间隔。

后续监测与初始值采集方法一致，计算水平位移变化量及变化速率。

3.2.2小角法

布设垂直于所测位移方向的视准线，测定视准线与监测点的视线方向之间的微小角度，从而计算监测点相对于视准线的垂直距离，根据该距离在各观测周期中的变化确定位移量。

(1) 外业观测

测站点与监测点之间的距离不宜大于150m，监测点偏离视准线的角度不应大于 30′。水平角和距离观测可参照《城市轨道交通工程测量规范》 (GB/T 50308-2017) 中精密导线网测量技术要求。

3.3净空收敛监测

净空收敛监测可采用收敛计法或激光测距仪法进行监测。

3.3.1 收敛计法

采用收敛计观测时，应施加标定的拉力独立观测2次，较差应小于标称精度的2倍，观测结果应取2次观测的平均值。

净空收敛变化应按下列公式计算：

Un=Rn-R0Un

式中：Un——第n次量测时净空相对位移值(mm)；

Rn——第n次量测时的观测值(mm)；

R0——初始观测值(mm)。

3.3.2激光测距仪法

采用激光测距仪观测时，应分别对中、瞄准测线的两个端点，每条测线应独立进行2次观测，较差不应大于2mm，取均值作为本次观测成果。测量值与初始值之差即为变形量，计算方法同收敛计法。

4. 监测周期及频率

监测周期为铺轨后一年内，频率为每三个月观测一次，共四次。

5.监测区范围内地面沉降、塌陷等异常情况及监测数据异常情况时的应急处理

（1）关注沉降或塌陷位置的现场情况，跟踪异常部位的后续处理措施；

（2）增加危险位置监测断面及监测点位；

（3）增加危险位置监测点的监测频率；

6.结束语

对地铁结构进行监测，了解变形情况，分析变形原因采取有效措施，对预防事故、保证地铁的正常运营是非常重要的。建议地铁及其它城轨等工程项目，在施工期间及竣工运营后，做好主体结构的沉降、水平位移、收敛等变形监测工作，重视资料的整理和积累。给出主体结构的变形情况，以及主体结构变形今后的发展趋势，并提出整治方案。逐渐修正理论依据，完善监测方法，使地铁监测成为保障地铁运营安全、维护城市窗口形象的主要工作项目。

参考文献

[1]《地下铁道工程施工质量验收标准》（GB/T 50299-2018）；

[2]《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB 50911-2013）；

作者简介：兴博,出生年月：1994-02-23,籍贯：辽宁省沈阳市法库县,学历：本科（土木工程）,民族：汉族,研究方向：工程测量与监测