淺談地鐵施工過程中的變形監(jiān)測技術(shù)

【摘 要】 本文介紹了利用變形監(jiān)測手段，通過在建地鐵線進(jìn)行了地表沉降監(jiān)測、建筑物體沉降和傾斜監(jiān)測、管線沉降監(jiān)測以及樁體水平位移監(jiān)測4項(xiàng)監(jiān)測，探討在修建地鐵等交通軌道時(shí)，變形監(jiān)測對工程項(xiàng)目施工的重要地位，展現(xiàn)其重要性及必要性。

【關(guān)鍵詞】 變形監(jiān)測 地表沉降 管線沉降

1? 前言

科技快速發(fā)展，地鐵等新時(shí)代交通工具進(jìn)入人們的生活，隨之而來的是變形帶來的安全隱患。地鐵軌道的變形會被多方因素影響，如在地鐵的修建期間軌道的結(jié)構(gòu)變化會隨地層的隆沉變化而變化。對地鐵進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，做到隨時(shí)掌握結(jié)構(gòu)內(nèi)部動態(tài)變化規(guī)律。合理正確的安排地鐵變形監(jiān)測項(xiàng)目，了解土地的每一點(diǎn)動態(tài)變化，掌握地鐵軌道及結(jié)構(gòu)的沉降情況及地上地下變形體的穩(wěn)定性，為我們提供高精度、高效率、高可信度的形變反饋信息。本文主要以成都地鐵5號線局部為例來進(jìn)行變形監(jiān)測研究，通過變形監(jiān)測數(shù)據(jù)探討地鐵施工過程中遇到的諸多變形問題及相應(yīng)對策。

2? 地鐵變形監(jiān)測準(zhǔn)備

性能良好的儀器設(shè)備是監(jiān)測工作順利進(jìn)行的保證，為將監(jiān)測中的系統(tǒng)誤差減到最小，得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，監(jiān)測時(shí)要保持儀器一致、監(jiān)測位置、監(jiān)測時(shí)間等條件一致。

地鐵工程監(jiān)測頻率隨項(xiàng)目施工進(jìn)度而不斷改變。當(dāng)出現(xiàn)下面情況時(shí)，應(yīng)立即提高項(xiàng)目監(jiān)測頻率：項(xiàng)目監(jiān)測得到數(shù)據(jù)等于或超過報(bào)警值;項(xiàng)目監(jiān)測得到數(shù)據(jù)的變化變大或者明顯速率提高;項(xiàng)目在勘察中發(fā)現(xiàn)之前沒有的惡劣地質(zhì)條件;連續(xù)降雨天氣導(dǎo)致項(xiàng)目基坑及周圍有大量積水;項(xiàng)目基坑周圍環(huán)境的荷載超過限定范圍;監(jiān)測項(xiàng)目地面突然出現(xiàn)突沉降或開裂情況;項(xiàng)目監(jiān)測的基坑底部或支護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏現(xiàn)象。

變形監(jiān)測網(wǎng)主要由變形監(jiān)測點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)等組成[1]。基準(zhǔn)點(diǎn)布點(diǎn)要求如下：基準(zhǔn)點(diǎn)要設(shè)立在離地鐵工程較遠(yuǎn)的穩(wěn)定平坦地段，基準(zhǔn)點(diǎn)準(zhǔn)確，工作基點(diǎn)才準(zhǔn)確可靠;基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)立應(yīng)該合理方便，每個獨(dú)立監(jiān)測區(qū)域基準(zhǔn)點(diǎn)大于等于3個，以便后期測量人員的檢驗(yàn);基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)立不能在交通主干道、水源井、河湖地區(qū)，要選擇安全位置，且不影響正常生活管線設(shè)施。

3? 變形監(jiān)測過程

3.1? 地表沉降

地鐵沉降監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格按照項(xiàng)目技術(shù)規(guī)定，在施工區(qū)域內(nèi)埋設(shè)，通過鉆孔或人工挖孔的方法，把監(jiān)測點(diǎn)埋在路面結(jié)構(gòu)下方，同時(shí)還需為監(jiān)測點(diǎn)添加保護(hù)措施，埋設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意監(jiān)測點(diǎn)必須放平放穩(wěn)，便于標(biāo)記和保護(hù)。

3.2? 建筑物體沉降和傾斜

建筑物體布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)時(shí)我們通常選用鉆孔的方式來埋點(diǎn)。

當(dāng)建筑物體發(fā)生局部沉降或傾斜時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)運(yùn)算便能夠得到局部沉降或傾斜結(jié)果。已知相鄰的兩點(diǎn)A、B，通過水準(zhǔn)測量得到點(diǎn)A、B的沉降值、，進(jìn)行沉降或傾斜計(jì)算。利用式3-1進(jìn)行計(jì)算。

3.3? 管線沉降

地下管線監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)與基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)有大不同，我們需要在污水管、給水管、煤氣管等管線方溝上布設(shè)。在布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，若管線封閉則用抱箍式埋點(diǎn);若管線開放則在管線支墩上做一個支架，然后在支架上找監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測。

3.4? 樁體水平位移

我們采用在結(jié)構(gòu)里預(yù)埋測斜管的方法、通過測斜儀監(jiān)測不同深度位置水平位移[2]。樁體水平位移整體表現(xiàn)呈正態(tài)形式分布，樁體越密集，水平位移越大。

4? 監(jiān)測數(shù)整理與分析

對于每天的數(shù)據(jù)，及時(shí)處理整合，對工程項(xiàng)目安全評定及警情處理有重要作用。我們可通過使用作圖法、模型法等多種方法，得到地鐵變形監(jiān)測各監(jiān)測量的變形程度及規(guī)律，統(tǒng)一處理討論得到結(jié)果。由數(shù)據(jù)我們可以做出相應(yīng)曲線圖如變形累積量或變化速度與時(shí)間的關(guān)系圖4.1、4.2。由圖4.1監(jiān)測變量累計(jì)值時(shí)態(tài)曲線圖得知，地鐵內(nèi)部隧道各點(diǎn)沉降量很小，同時(shí)并沒有表現(xiàn)出由中間向兩側(cè)遞減走向，分析出現(xiàn)這種情況原因是隧道淺埋段不長，監(jiān)測斷面地表覆蓋層太厚并且圍巖穩(wěn)定，出現(xiàn)整體沉降現(xiàn)象。

由圖4.2監(jiān)測變量變化速度時(shí)態(tài)曲線圖可知，在沉降監(jiān)測過程中，地鐵隧道地表沉降的速度沒有表現(xiàn)出像普通隧道地表沉降監(jiān)測的規(guī)律即先減小，后增大，最后減小。而是監(jiān)測第一天沉降速度最快，而后趨于平穩(wěn)，后期稍有沉降反彈至停止。我們認(rèn)為出現(xiàn)這種情況的原因可能是地表沉降工作并未按照原計(jì)劃在隧道施工開始前就進(jìn)行，監(jiān)測開始時(shí)開挖面已經(jīng)接近監(jiān)測斷面里程，加上圍巖穩(wěn)定，覆蓋層較厚導(dǎo)致沉降速度小幅異常。

監(jiān)測數(shù)據(jù)得知地表沉降數(shù)據(jù)正常且逐步趨于穩(wěn)定，當(dāng)前施工方案安全可繼續(xù)施工。如果出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警值、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)或錨桿體系出現(xiàn)較大的變形壓曲、斷裂、松弛或拔出等跡象時(shí)，應(yīng)立即增加監(jiān)測時(shí)段及監(jiān)測頻率，快速了解異常情況的原因。若是地質(zhì)因素如地層松散等可使用化學(xué)灌漿的方法來搗固;若是人為因素如地下水過度采集，我們應(yīng)該立即控制調(diào)節(jié)，合理利用自然資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

地鐵軌道變形的速率小，判斷其規(guī)律趨于穩(wěn)定，可以放心繼續(xù)施工建設(shè)。若結(jié)果不斷惡化，變形趨勢越來越強(qiáng)，那么則存在安全隱患，需要重視查明原因并且立即采取加固、糾偏等有效措施。避免產(chǎn)生誤差的方法很多，如增加管線數(shù)量。樁體水平位移整體表現(xiàn)呈正態(tài)形式分布，考慮到土質(zhì)等外界不同程度不可避免因素的干擾，會有小部分不符合規(guī)律，但綜合變化規(guī)律仍以正態(tài)分布表現(xiàn)，且樁體越密集，水平位移越大。

5? 總結(jié)

以成都市地鐵5號線局部為例對測繪工程中的地鐵變形監(jiān)測進(jìn)行了一系列探討和數(shù)據(jù)分析。在各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析后，我們得知在地鐵變形監(jiān)測中，雖然有地質(zhì)、天氣等自然因素影響和我們無法避免的人為誤差，但大量監(jiān)測數(shù)據(jù)支撐下，各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化都比較穩(wěn)定且在允許范圍內(nèi)小幅變化。一條地鐵線路從籌備到建設(shè)再到運(yùn)行的繁雜過程中，變形監(jiān)測無處不在進(jìn)行。交通與我們的生命息息相關(guān)，大量的數(shù)據(jù)因?yàn)闇y量員而賦予了意義，也為相關(guān)部門提供價(jià)值參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 唐年寶.隧道工程施工中的測量技術(shù)應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)，2011（4）.

[2] 賀磊，許誠權(quán).測量機(jī)器人自動化測量在地鐵結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].? 城市勘測. 2015（01）

作者簡介：胡堯（1989-），女，漢族，四川安岳縣人，碩士研究生，單位：成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，研究方向：主要參與測繪工程、地理信息科學(xué)相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)工作。