地铁施工监测方法探讨

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摘要:随着我国经济社会的发展和城市化进程的加快，地铁工程已经成为缓解城市交通压力，解决城市交通拥堵问题的首选的轨道交通工具。在地铁建设过程中，安全监测具有重要的作用，它是保障地铁安全施工的重要手段。本文阐述了信息化测绘条件下的地铁施工监测的内涵，对地铁施工监测方法以及信息管理与反馈机制等进行了探究，以期为提升地铁建设各相关单位安全监测的信息化和管理水平提供一定的借鉴。

关键词:信息化测绘;地铁施工监测;方法;信息管理

随着我国经济社会的发展和城市化进程的加快，地铁工程已经成为缓解城市交通压力，解决城市交通拥堵问题的首选的轨道交通工具。在地铁建设过程中，由于环境影响，可能会产生位移、沉降、变形等工程事故，因此，安全监测具有重要的作用，它是保障地铁安全施工的重要手段。目前在地铁施工中安全监测具有监测点、监测项目众多，监测周期长等特点，建立一个统筹监测数据的信息化管理系统，可以及时掌握支护结构变化和周围环境条件的变化，达到预警和辅助决策的效果，有效提升地铁建设各相关单位安全监测的信息化和管理水平。

一、地铁施工安全监测的内容

地铁施工作为一项系统工程，为了保障安全施工，要对多个项目指标进行安全监测，并结合各项指标数据来对地铁安全状况做出客观、全面、合理的评判。地铁施工监测的对象主要有车站基坑、支护结构桩顶部水平位移、线路区间隧道、土体侧向变形、区间竖井、周边及沿线的主要建(构)筑物的沉降、支撑立柱沉降、道路及地表沉降、锚杆拉力、支撑轴力、地下水位等内容。在地铁工程施工中，对项目进行安全监测时，要根据监测对象的特点、工程监测等级、工程影响分区、设计及施工的要求来合理进行确定。

二、地铁施工安全监测方法

(一)水平位移监测

在地铁施工过程中，应用明挖法或盖挖法对车站进行施工时，主要对支护粧、边坡顶部水平位移和立柱结构水平位移等进行监测，采用盾构法对区间进行施工时，主要监测管片结构水平位移项目。水平位移监测点主要分为三种，分别是基准点、工作基点和变形监测点，其中水平位移监测的控制点为基准点和工作基点，他们共同组成首级控制网。水平位移监测一般遵循基准点———监测控制点(工作基点)———水平位移监测点的观测原则，在监测前要对首级网的稳定性进行检查。监测控制点一般会布设于基坑周围相对稳定的地方，作为水平位移监测工作基点，而基准点一般设在施工影响范围外，通过它的布设来检查和恢复工作基点的稳定性。水平位移监测点的观测，一般用自由设站或在工作基点上设站，通过极坐标法来观测监测点。在观测基坑支护结构顶部的水平位移时，按照《建筑物变形测量规程》的二级精度进行，与此同时也要对监测点在垂直于基坑边墙方向上的变化进行监测，视线长度控制在≤300m，控制测量以全站仪导线测量等形式开展。在监测时，要采集三次监测点的初值合格后取平均值。具体做法是采用在基坑支护结构的冠顶梁上钻孔，埋设钢筋观测墩的形式来布设监测点，在墩顶部布设强制对中螺栓和棱镜整平钢板，通过反射棱镜监测目标，并以后方交会法结合导线测量法来检查水平位移监测工作基点的稳定性。

(二)竖向位移监测

在地铁工程施工过程中，竖向位移监测是施工安全监测的主要形式，它为地铁施工安全提供了最重要的监测数据，它具有监测成本较低、监测方式简单、灵活的特点。竖向位移监测包括项目种类众多，在采用不同施工方法时，监测项目也不尽相同。在采用明挖法施工时，竖向位移监测主要包括支护墙、立柱结构竖向位移、坑底隆起、地表沉降、止体分层竖向位移、边坡顶部竖向位移等;在采用盾构法施工的区间，监测项目包括管片结构竖向位移、土体分层竖向位移以及地表沉降。采用矿山法施工时，监测项目包括初期支护结构拱顶沉降、隧道拱脚竖向位移、止体分层竖向位移、中柱结构竖向位移等;工程周边环境监测时，监测项目包括建(构)筑物坚向位移、路基路面竖向位移、地下管线竖向位移、初期支护结构底板竖向位移、地表沉降等。竖向位移监测主要以二等水准测量的方式进行，竖向位移监测方法主要包括:几何水准测量、电磁波测距三角髙程测量和静力水准测量等方法。沉降监测控制网要布设成闭合、附合或结点网，高程控制点要大于等于3个，同时要量测出每次仪器的安置位置，并用红油漆在地面做出标记。以建(构)筑沉降监测为例，它作为一种垂直位移的变形观测，采用的监测方法一般为在基坑支护结构上和建筑物体结构上埋设变形观测点，并以照建(构)筑场地地形、地质条件以及对垂直位移变形观测的精度要求为依据，对控制网点进行合理布设。基准点和工作基点是沉降监测控制网的控制点，其中沉降监测基准点要选择具有良好的通视条件、地基坚实稳定、能够使标石得到长期保存与观测的地方进行布设;而工作基点要布设在与观测目标位置较近且便于联测观测点的稳定的地方。建(构)筑物沉降监测监控对象是基坑边缘以外3倍开挖深度范围内需要保护的建(构)筑物。建(构)筑沉降监测点布设要不影响建筑物的外观，避开有碍设标与观测的障碍物，其原则与方法具体为:在地铁施工过程中，建(构)筑物的竖向位移监测点的选取一般位于建(构)筑物四角的柱基、不同地基分界处、建(构)筑物不同结构的分界处、变形缝、开裂处的两侧等部位，且构筑物一般都要大于等于4点。构(建)筑物沉降观测时，要采用闭合线路或附合线路观测周围的各建筑(构)物沉降点或支点观测，以水准控制线路测出的各控制点高程数据为依据，进行两次支点观测，在监测过程中也应当做到变形监测中的四个不变原则，即每次观测人员、仪器固定按相同的观测路线进行，做到监测方式不变、仪器不变、监测环境和人员不变，且支点站数要小于等二两站。

(三)其他监测

除水平、竖向位移监测外，还有很多其他监测项目如:倾斜、净空收敛、地下水位和孔隙水压力、各种力学监测和裂缝等。倾斜监测是利用测斜仪对支护墙体、土体的深层水平位移监测，通过测量支护结构中特别套管的变形来获得基坑支护结构体在不同深度的各点向基坑内不同深度的水平位移的变化数据。通常倾斜监测采用同一竖直方向上布设几个水平位移监测点的方式进行测量。净空收敛分为竖井井壁支护结构、隧道管片结构、初期支护结构的净空收敛，它作为侧壁间的相对位移，直接反映了支护结构变形和稳定情况。净空收敛一般采用接触和非接触两种方式进行测量。地下水位和孔巧水压力是运用观测地下水位的变化来进行施工监测的一种方法，它利用地下水对车站基坑安全的影响来布设区域水位孔，利用降水井监测坑内水位。力学监测包括结构应力、支撑轴力、错杆拉力、隧道围岩拉力等等，它是几何位移监测的重要补充，一般采用应变计、轴力计和钢筋应力计等进行监测。裂缝监测方法一般是采用裂缝计或游标卡尺等测量缝隙长度和宽度变化，从而获得裂缝情况的监测数据。以上这些监测方式相对简单，数据处理也比较容易。

三、结语

在地铁建设过程中，安全监测具有重要的作用，它是保障地铁安全施工的重要手段。在信息化测绘条件下，建立一个完善的地铁施工监测信息系统，通过监测系统可以及时了解监测对象的状态、稳定程度和变形情况，及时修正设计参数，优化施工工艺，变更施工方法，为以后地铁施工及规范修改提供参考。

参考文献:

［1］周小莉，俞荭．信息化测绘条件下的地铁施工监测方法探讨［J］．测绘工程，2014．9．

［2］廖高毅．地铁施工安全监测数据处理与管理技术研究［D］．西南交通大学研究生学位论文，2017．5．

［3］都芳浩．网络环境下城市地铁施工安全监测信息管理系统设计与实现［D］．西南交通大学研究生学位论文，2017．5．

作者:刘玉强 单位：中铁第六勘察设计院集团有限公司隧道设计分公司