地鐵變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)與變形分析

地鐵變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)與變形分析摘要：隨著城市人口總量和密度的快速提升，有限的城市空間、城市道路帶來(lái)了人口超飽和、交通阻塞、車速下降、事故頻繁、城市綠化面積減少等一系列問題。地鐵以高效快捷、節(jié)能環(huán)保、運(yùn)能大、受氣候影響小等眾多優(yōu)勢(shì)成為城市大容量公共交通主體。地鐵結(jié)構(gòu)的安全一直備受關(guān)注，地鐵施工、既有地鐵沿線建筑施工以及地下穿越工程施工均會(huì)影響原有地鐵隧道的結(jié)構(gòu)安全。因此，為確保在建或既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)的安全，需對(duì)其進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。本文論述了變形監(jiān)測(cè)方案在地鐵變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：地鐵；變形監(jiān)測(cè)方案；設(shè)計(jì)地鐵的變形監(jiān)測(cè)山于精度要求高，而且基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)都只能布設(shè)在地鐵隧道的狹長(zhǎng)空間中，地面攝影測(cè)量和三維激光掃描LI前還難于達(dá)到要求;此外，地鐵施工位于地下，而精密水準(zhǔn)測(cè)量只能作沉降監(jiān)測(cè)，且費(fèi)工費(fèi)時(shí)。因此，用高精度測(cè)量機(jī)器人建立地鐵變形固定式持續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或移動(dòng)式周期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是最好的選擇。對(duì)于荷載變化不大且變形緩慢的地鐵監(jiān)測(cè)可采用監(jiān)測(cè)模式，實(shí)時(shí)分析可用日?qǐng)?bào)告代替。一、概述由于地鐵它具有載客多、時(shí)速快、營(yíng)運(yùn)時(shí)間準(zhǔn)、污染較少和安全舒適等特點(diǎn)，很多城市選擇建設(shè)地鐵的方法來(lái)緩解地面交通壓力。地鐵建于復(fù)雜的城市環(huán)境條件，在地下開展工程建設(shè)破壞了原有穩(wěn)定的地下結(jié)構(gòu)會(huì)引起地鐵地表發(fā)生變形?那么形變量達(dá)到什么程度會(huì)使周圍建筑物受到較大的影響其至倒塌，這就需要在地鐵施工期間進(jìn)行監(jiān)測(cè)以便可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)險(xiǎn)情的發(fā)生并且了解險(xiǎn)情的發(fā)展程度，為及時(shí)采取安全補(bǔ)救措施提供參考。地鐵施工變形監(jiān)測(cè)，與其他建筑物構(gòu)筑物的變形監(jiān)測(cè)相比，都屬于精密工程測(cè)量，要求監(jiān)測(cè)精度高以外，還要求監(jiān)測(cè)周期的更短，基坑開挖階段要觀測(cè)3次/天，變形量更小等特點(diǎn)，對(duì)于變行量本身就很小，所以要求采用的觀測(cè)方法和觀測(cè)儀器精度一定要高，符合要求，盡量減小數(shù)據(jù)誤差。二.變形監(jiān)測(cè)方案的設(shè)計(jì)1、變形監(jiān)測(cè)基點(diǎn)網(wǎng)的設(shè)計(jì)。變形觀測(cè)中的測(cè)量點(diǎn)通常分為：基準(zhǔn)點(diǎn).工作點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)通常位于變形影響區(qū)域外、而且其點(diǎn)位穩(wěn)定不易發(fā)生變形，作為建筑物是否發(fā)生變形的參照基準(zhǔn)點(diǎn)，作為量取數(shù)據(jù)分析的依據(jù)。為保證觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定，要求遠(yuǎn)設(shè)或者深埋，但一般難以實(shí)現(xiàn)，即使實(shí)現(xiàn)了，也有較大的觀測(cè)誤差，因此需要設(shè)置便于監(jiān)測(cè)的工作基點(diǎn)。基準(zhǔn)點(diǎn)網(wǎng)山基準(zhǔn)點(diǎn)和，作基點(diǎn)構(gòu)成，把所有的工作基點(diǎn)和工作點(diǎn)都納入同一個(gè)控制網(wǎng)形之內(nèi)，布設(shè)成一個(gè)獨(dú)立的控制網(wǎng)，以便于觀測(cè)和數(shù)據(jù)計(jì)?算，基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性分析可采用組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法，該方法理論嚴(yán)密，且簡(jiǎn)便易行，使用率高，可以較容易判斷顯著變動(dòng)的基準(zhǔn)點(diǎn)。2、變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)方案設(shè)計(jì)。變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)是直接布設(shè)在監(jiān)測(cè)的建筑物上，用以測(cè)定變形建筑物的變形量，根據(jù)要監(jiān)測(cè)建筑物地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)既要有足夠的密度，以便反映出整個(gè)基礎(chǔ)的沉陷情況，也應(yīng)盡量減少不必要的觀測(cè)點(diǎn)，以避免不必要的人力、物力的浪費(fèi)的原則下設(shè)計(jì)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)方案，使用CAD軟件繪制監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布設(shè)計(jì)圖。3、觀測(cè)周期的選擇。變形觀測(cè)需要周期性重復(fù)觀測(cè)，在制定監(jiān)測(cè)方案時(shí)要確定觀測(cè)周期或者觀測(cè)頻率，即每?jī)纱螠y(cè)量的時(shí)間間隔觀測(cè)。對(duì)于變形觀測(cè)的頻率應(yīng)根據(jù)變形觀測(cè)的U的、形變量大小和變形速度和變形體具體性質(zhì)來(lái)確定，變形速度越快，觀測(cè)間隔要求越短，對(duì)于同一地鐵工程，在不同施工階段，觀測(cè)周期也有不同，在觀測(cè)初期，山于對(duì)變形規(guī)律不了解，通過頻率較密集的觀測(cè)來(lái)了解變形規(guī)律，要求觀測(cè)周期較短；而后期對(duì)變形規(guī)律有了一個(gè)的了解之后，選擇滿足該地鐵變形規(guī)律的周期即可，地鐵施，過程本身要求精度很高，而且隨著地鐵施工的進(jìn)行變形特點(diǎn)也會(huì)隨之發(fā)生變化，所以不同施工階段要選擇合適的變形監(jiān)測(cè)周期。三.變形監(jiān)測(cè)方案的實(shí)施根據(jù)方案設(shè)計(jì)原則對(duì)于某地鐵一標(biāo)段車站項(xiàng)LI進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)方案的實(shí)施.1、基準(zhǔn)工作點(diǎn)的設(shè)置。基準(zhǔn)工作點(diǎn)設(shè)置在相對(duì)穩(wěn)定車站結(jié)構(gòu)，共布設(shè)垂直位移工作點(diǎn)埋設(shè)3個(gè)并進(jìn)行編號(hào)，所有垂直位移工作點(diǎn)一周聯(lián)測(cè)一次，車站內(nèi)垂直位移工作點(diǎn)兩次聯(lián)測(cè)高程控制值為+l.Omm。2、沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。沉降測(cè)點(diǎn)分布在進(jìn).出線各監(jiān)測(cè)斷面內(nèi)的隧道底拱軌道路基上，利用原有沉降測(cè)點(diǎn)或者采用沖擊鉆射釘槍在測(cè)點(diǎn)位置處埋入頂部為光滑凸球狀的鋼釘，鋼釘與混凝土體間不應(yīng)有松動(dòng)，測(cè)點(diǎn)處有明顯的測(cè)量標(biāo)記。以某隧道工程，在其內(nèi)向各55m范圍內(nèi)以4m間距共布置監(jiān)測(cè)截面30點(diǎn)，共監(jiān)測(cè)120m范圍，上、下線相同，分別按上行線選擇30個(gè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)和分別按下行線選擇30個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。3、周期觀測(cè)（1）觀測(cè)周期的選取。監(jiān)測(cè)頻率布置的基本原則是必須在確保運(yùn)行安全的前提下，從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)業(yè)主的要求，結(jié)合本工程自身的特點(diǎn)，自始至終要與施工的進(jìn)度相結(jié)合，滿足施工工況的要求，在“全面、準(zhǔn)確、及時(shí)〃的原則下安排頻率以及監(jiān)測(cè)進(jìn)程，盡可能建立起一個(gè)完整的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。施工開始前將所有測(cè)點(diǎn)布設(shè)好并取得初始值3次；盾構(gòu)機(jī)頭到達(dá)隧道30m處為1天/次；盾構(gòu)機(jī)頭遠(yuǎn)離隧道30m后為2天/次。（2）觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)警判斷。根據(jù)軌道交通管理有關(guān)規(guī)定并結(jié)合本匚程的實(shí)際情況，工程施工期間軌道交通設(shè)施變形的控制及其監(jiān)測(cè)報(bào)警值的確立，必須滿足安全運(yùn)行的條件，因此，報(bào)警值控制標(biāo)準(zhǔn)如下：二軌道橫向高差軌向偏差和高低差最大尺度值＜4.0mm/10m；隧道結(jié)構(gòu)最終絕對(duì)垂直位移以及水平位移＜5.0mm；隧道結(jié)構(gòu)位移日變化速率0.5mm/day,發(fā)生預(yù)警就要及時(shí)檢查問題，解決問題，防止發(fā)生4：飛測(cè)儀器的準(zhǔn)備及觀測(cè)（1）監(jiān)測(cè)儀器的準(zhǔn)備觀測(cè)點(diǎn)垂直沉降觀測(cè)。觀測(cè)點(diǎn)垂直沉降觀測(cè)采用觀測(cè)原理是用水準(zhǔn)儀觀測(cè)測(cè)點(diǎn)高程變化悄況，本次觀測(cè)采用的儀器是探卡NA2型水準(zhǔn)儀及其配套的錮瓦合金尺?，采用該儀器觀測(cè)精度可以達(dá)到0.5mm/（km）。隧道直徑的收斂觀測(cè)。隧道直徑的收斂觀測(cè)采用觀測(cè)原理為首先在隧道中心橫向直徑位置安裝測(cè)點(diǎn)，并用激光無(wú)棱鏡反射全站儀讀取隧道直徑的絕對(duì)值，然后采用收斂尺對(duì)隧道中心橫向直徑進(jìn)行高精度測(cè)試。最后將收斂尺監(jiān)測(cè)的變化量累加到全站儀讀取的隧道直徑絕對(duì)值上，從而得到隧道直徑變形的絕對(duì)變化。（2）沉降部分觀測(cè)過程建立水準(zhǔn)測(cè)量控制網(wǎng)，在遠(yuǎn)離施工區(qū)域（大于4H）的穩(wěn)定的基礎(chǔ)處設(shè)立3個(gè)基點(diǎn)，整個(gè)沉降測(cè)量系統(tǒng)采用二等水準(zhǔn)測(cè)量，在此基礎(chǔ)上聯(lián)測(cè)其水準(zhǔn)高程，位移采取單向定位測(cè)量方法。每天工作開始前檢查標(biāo)尺水泡、儀器氣泡，以及水準(zhǔn)儀i角，并做好記錄，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)停止測(cè)量工作，送專業(yè)部門檢修，合格后方可使用。水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)按二等要求采用單路線往返閉合測(cè)量，采用定人、定儀器、定標(biāo)尺、定線路、定點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。地鐵施工是一項(xiàng)精密工程，及時(shí)精確的掌握施工中的變形數(shù)據(jù)，對(duì)于地鐵施工的安全性具有重大意義?在科學(xué)合理的制定變形監(jiān)測(cè)方案后，嚴(yán)格按照方案進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證在地鐵施工過程中，及時(shí)掌握施工變形數(shù)據(jù)，對(duì)地鐵施工進(jìn)行反饋，保證地鐵施工的平穩(wěn)和安全。參考文獻(xiàn)：[1]張正祿.地鐵隧道變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)確定的一種方法[J].測(cè)繪信息與工程，2013,35(5):53-54[2]郭際明.測(cè)量機(jī)器人測(cè)量自動(dòng)化系列軟件及其應(yīng)用[J].測(cè)繪信息與工程，2014,35(4):53-54[3]梅文勝，鄧勇波，周命端.基于P