地铁运营监测方案范文

导语：如何才能写好一篇地铁运营监测方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：地铁上盖建筑；安评；监测；监理

中图分类号： U231+.4 文献标识码： A 文章编号：

在国内一线城市，交通拥挤是普遍存在的现在。地铁以其舒适、不塞车的特点，成为绝大多数市民出行的首选。地铁站附近的住宅好卖、价高已是不争的事实；地铁站附近的商业也呈现出一片格外繁荣的景象。所以地产开发商亲睐在地铁站附近搞开发。然而，地铁站附近的建筑较周边无地铁的建筑开发的难度有所加大，工程费用也会增加。

地铁上盖建筑的工程技术特点是在施工过程中如何保护好已有的地铁。 现以广州地铁四号线官洲站边的一大型工程为例，介绍地铁上盖建筑的工程技术特点。该工程被地铁隧道分成了南、北两个区，南区地下三层，地上 61 层，高 210m，建筑面积 121995m2;北区地下一层，地上 5 层，高 24m，建筑面积 36851m2;南 、北区均有与一个地铁口临近，是典型的地铁上盖建筑。

该工程办公楼高 210m，高度超限，需要进行抗震超限审查、地震安全性评估、风洞实验；北区基坑深 5.6 米，由于使用了锚杆，需要送科技委审查；南区基坑深 15 米，由于是深基坑，也需要科技委审查。由于该工程临近地铁，开工前需要做地铁安全性评估、地铁第三方监测、地铁监理，建筑、基坑方案均要送地铁保护办公室（以下简称的地保办）审查，所以此工程成了名副其实的“四双工程”（双安全评估、双基坑审查、双监测、双监理）。 以下简要介绍此工程由于临近地铁而需要多做的工作。

1地铁安全性评估

地铁安全性评估的目的是根据拟建建筑靠近地铁结构的距离，结合基坑工程的设计和施工特点，拟应用三维数值模拟分析手段，系统研究基坑施工对紧邻地铁区间盾构隧道、 地铁车站、D 出入口和风亭结构受力和变形造成的不利影响， 评估紧邻的地铁区间隧道结构、地铁车站、D 出入口和风亭结构的安全状态。

地保办对工程基坑图纸的审查的前提是要开发商提供工程的地铁安全性评估。如果地铁安全性评估报告认为按该基坑方案施工影响地铁安全运行， 地保办则要求开发商调整其基坑方案及地下室边线，直到地铁安全性评估报告显示基坑方案不影响地铁的安全运行为止。其主要研究内容如下：

1.1 基础资料收集与分析

（1）现场调查

（2）基坑工程与紧邻地铁四号线的三维立体关系

（3）基坑支护结构和地铁四号线区间隧道结构 、车站结构、风亭结构及出入口结构资料的收集与调查

1.2 国内紧邻地铁车站和区间隧道结构的案例分析与总结

1.3 场地初始地应力场和地铁结构初始受力状态的三维数值模拟分析

1.4 基坑施工对紧邻地铁车站和区间隧道及风亭结构影响的三维模拟分析

1.5 紧邻地铁结构的安全评估

1.6 基坑支护结构变形的三维模拟计算分析

1.7 基于地铁变形自动监测数据评估地铁结构安全。

2基坑方案审查

由于此工程临近地铁，建筑方案、基坑施工图均需送地保办审查，这是此工程（地铁上盖建筑）与不靠近地铁的建筑的最大的不同，也是设计、施工难度增大、费用增加的地方。 在审查基坑方案前，地保办需要甲方提供工程的地铁安全评估报告，安评报告是基坑施工是否影响地铁安全运行的理论论证。 建筑方案审查在地保办比较容易通过，基本上只要满足规范退缩要求，地保办就没什么意见。 因为建筑方案不是地保办关注的。地保办最关心的是基坑方案是否能确保地铁运行安全。地保办在审查基坑方案时特别认真，而且原则性也很强。

3地铁第三方监测

地铁第三方监测是基坑施工信息化的基础， 也是基坑施工对地铁的影响提前显示出来。所以这项工作是很必须的。随着基坑开挖施工，隧道上方及侧向土压力将发生改变，为保证地铁结构体的安全，按照地铁保护要求及相关规范之要求，本项目确定的监测项目包括地铁隧道结构体的拱顶沉降、隧道侧向水平位移。

地铁第三方监测需要在地铁休班后进入地铁进行布监测点、安放仪器、安装通信设备。 目前这种监测已经实现了自动化。

止水桩、支护桩施工前及地下结构完工后，均须会同运营总部相关人员、第三方监控和监测单位进行地铁既有结构内观、裂缝等项目的初始及工后普查、记录、确认。 这个工作也很重要，施工前地铁隧道的裂缝、渗水均与甲方、施工单位无关，此工程地下室完成后，多出来的裂缝、渗水将被认定为甲方、施工单位造成的。 甲方、施工单位将被追究责任。

监测方案设计：

针对本项目实际情况，设计了地铁保护监测方案。 方案设计原则如下：

（1）保证监测数据能够满足相关的技术要求；

（2）保证监测工作不影响地铁正常运营；

（3）在客观条件允许的情况下，监测控制网具备较高的精度、灵敏度和可靠性；

（4）保证监测点位有足够的覆盖密度及采样率 ，保证监测工作能够充分反映施工对地铁的影响；

（5）在光线不充分、空间狭长、作业人员较多等较不利的观测条件下，保证监测工作的健康运作；

（6）保证监测信息的畅通无阻 ，保证相关单位能够第一时间获取监测信息以便快速抉择，指导信息化施工。

由于监测对象为正在运营的地铁车站和隧道结构，监测方案的设计既要能够反映主体结构的变形情况，又需要保证在监测过程中不对车站正常运营造成影响。 考虑到基坑开挖对地铁结构造成的风险，为有效全面的掌控基坑开挖引起的变形对车站造成的影响， 需要在车站西北侧侧墙内增加倾斜监测点、出入口及风亭围护结构顶增加水平位移监测点。

地铁隧道监测部分拟采用自动监测系统开展本项监测工作。

4地铁监理

项目监控的目的是依据与建设单位签定的《地铁保护监控服务合同》，坚持以地铁设施安全为前提与目标，积极主动配合建设单位及各个参建单位， 并利用监控单位在地下工程保护方面的长处与优势，采取有力的监控措施与方法，来完成地铁保护监控任务与目标：

（1）确保地铁既有结构安全及地铁列车运营安全；

（2）协助业主完成本工程地铁保护项目的实施。

主要工作内容：

（1）核对现场施工图纸是否与地铁总公司审批设计方案一致性 ；

（2）复查由监理单位审查批准的《深基坑施工组织设计》（注：应包括基坑支护施工方案、基坑降水施工方案、基坑监测方案、隧道自动监测方案、安全应急预案等方案。）督促落实有地铁既有结构安全的专项保护措施；

（3）会同公司的测量人员对地铁保护区范围内施工放样的复核 ；

（4）组织各个参建单位对地铁隧道现状进行普查和确认；

（5）参加由建设单位主持的每一次工地会议 ，并在第一次工地会议上介绍监控项目部的组织机构、人员及分工，介绍地铁保护监控实施方案的主要内容，并对地铁监控要求提出说明和交底。

5结论

本文结合工程实例，阐述了地铁上盖建筑与不靠近地铁建筑在设计、管理上的不同，并就地铁上盖建筑独有的工作做了分类阐述，对在靠近地铁建造房屋有一定的借鉴意义。

【参考文献】

［1］刘庭金.某工程基坑施工对紧邻地铁结构影响的三维模拟分析及安全评估研究报告[D].广州：华南理工大学，2011．

［2］柏文锋.某工程地铁保护监测工程实施方案[Z].广州：广州地铁设计院，2011．

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关键词：新建地铁；穿越；既有轨道；风险

Abstract: in order to meet the requirement of mutual transfer station, new subway station will with the existing subway station near or through the relationship between the occurrence, construction of new subway station will have both the impact of station operation. Metro station project relates to the station main construction, the station affiliated structure (including transfer structure), the station interval construction and other construction sites, so the new station through both has the characteristics of risk, risk, construction technology to many station construction. This paper mainly discusses the new subway crossing the existing risk and management of rail transit line construction.

Keywords: new subway; through the existing rail; risk;

中图分类号：U284.2文献标识码：A

随着城市地铁的建设，所遇环境条件变化较多，需穿越障碍物种类繁杂，包括桥梁、房屋、河流、道路等等。其中运营期间的铁路线路，对沉降要求较高，对处理措施要求较严。目前国内上海、深圳、北京、天津等城市均遇到此类情况，多采用盾构穿越[1]。以某城市地铁区间穿越铁路为例进行分析，介绍下穿既有铁路的技术措施。

1工程概况

某城市新建地铁 A 号线在既有地铁 B 号线的车站穿越并换乘，新建车站采用了分离岛式站台，车站总长 190 m 左右，东西两个主体结构净宽均为 11. 75 m，结构形式为双层单跨的拱顶直墙结构，车站顶板覆土约为 5 m。车站东西两个主体均设置南北两个风道及风井。车站北侧区间隧道采用盾构法施工，车站南侧区间为矿山法施工。既有地铁 B 号线车站为东西走向的端头厅式车站，车站覆土 4. 5 m，底板埋深 12. 5 m。车站结构为钢筋混凝土矩形框架结构，车站结构长 169. 7 m，宽 20. 3m，高 7. 95 m； 底板厚度 0. 9 m，侧墙厚度 1. 0 m，顶板厚度 1. 0 m。既有车站采用明挖法施工，每隔约 30 m 设有变形缝。

根据相关地质资料，车站拱顶主要土层为粉土层粉质黏土层和粉砂层。车站底板位置土层主要为砾岩层，局部有泥岩层、砂岩层。下穿既有 B 号线段位置土层主要为砾岩层，局部有泥岩层，局部在卵石层。车站埋深处未涉及到地下水[2]。

2 既有轨道交通线路常见安全风险项目

既有轨道交通线路常见的安全风险包括既有线结构和轨道的破坏，主要项目如下：

(1)既有线结构（底板、侧墙）沉降超标；(2)既有线结构变形缝沉降超标；(3)既有线结构变形缝差异沉降超标；(4)既有线结构变形缝胀缩超标；(5)既有线轨道差异沉降超标；(6)既有线轨道中心线平顺性(竖向、水平)变形超标；(7)既有线轨道轨距变形超标；(8)既有线轨道纵向变形超标；(9)既有线轨道水平位移超标；(10)既有线道床与结构的剥离；(11)既有线结构裂缝宽度、长度较大；(12)既有线结构渗漏水情况严重[3]。

3新建地铁穿越既有轨道交通线路施工的风险管理

既有轨道交通线路管理和控制程序

3.1过轨工程施工前的相关工作

① 对新建轨道交通工程穿越既有线影响范围内的既有线洞体结构、洞内道床、线路、设备设施、限界等进行现状勘查、现状评估，并形成既有线评估报告，评估报告中应明确结构沉降、道床沉降、列车安全行车速度等安全控制指标。② 依据评估报告和过轨工程对既有线影响程度，完成既有线的防护设计。防护设计原则为：确保既有线运营安全，并最大限度地减少对既有线列车正常运营的影响。③ 对过轨工程的设计文件、现状勘查报告、既有线评估报告、既有线洞内的防护设计、第三方监测方案和施工方案（含新建轨道交通工程施工对既有线影响的预测分析、洞外加固处理和防护方案、施工监测方案、安全应急预案等）等组织专家评审[4]。④ 按防护设计实施既有线洞内的防护措施。⑤ 第三方监测单位按照地铁运营管理单位要求，与地铁运营管理单位具体实施的配合单位签定安全协议，由具体实施配合单位办理第三方监测布点进洞计划和相关监护等工作。⑥ 组织过轨工程施工前的协调会，正式启动穿越工程的实施。

3.2过轨工程施工过程中的相关工作

① 在既有线洞内实施第三方监测，要求第三方监测单位将监测结果按照协调机制，及时报送相关监管单位。如监测结果接近预警值时，由第三方监测单位向监理单位、施工单位、建设单位和地铁运营管理单位同时发出警报，施工单位应立即暂停过轨工程施工。同时建设单位应高度关注既有线沉降以及沉降对既有线运营造成的危害和相关影响情况，及时组织专家专题研究沉降控制措施，最大限度减少对既有线安全运营的影响。② 过轨工程施工中地铁运营管理单位除加强对既有线的巡查并负责必要的配合工作外，对巡查中发现的异常情况及时通报建设单位，建设单位及时采取相应措施，确保既有线运营安全[5]。

3.3过轨工程施工结束后的相关工作

① 对既有线进行相应的后评估并形成后评估报告。② 依据后评估报告，进一步完成既有线洞内外的恢复设计。③ 对后评估报告和既有线洞内外的恢复设计组织专家评审。④ 按恢复设计实施既有线洞内外的恢复。

4 既有地铁结构变形控制措施

4.1 既有地铁轨道结构变形控制措施

对于轨道结构沉降，根据沉降量和轨道结构特点，主要采取在垫板下加垫的方法调整轨面标高｡对于道床开裂和道床与隧道剥离，利用AB树脂进行修补，采用无压灌注法，灌浆材料2h必须达到C15强度等级，并在通车前2h施工完毕｡

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【关键词】自动化；监测技术；地铁运营隧道

1 在地铁运营隧道中运用自动化监测技术的必要性

随着我国各大城市经济不断发展，交通拥堵问题已经成为社会日益关注的问题。修建地铁工程能够解决城市路面拥堵的问题，缓解交通压力。但随着城市地铁线路的不断增加，地铁工程布局变得越来越复杂，加上房地产与城市地下空间开发的不断推进，建筑基坑施工邻近地铁运营隧道的情况越来越多，不可避免的给地铁运营隧道造成不同程度的影响。所以，在地铁运营隧道中运用自动化监测技术是十分有必要的。这主要是因为地铁运营一般不允许中断，人员不允许进入隧道，常规的人工监测方法无法实施，这时候就需要采取自动化监测技术，对地铁运营隧道进行全天候二十四小时实时监测。在地铁运营隧道中运用自动化监测技术不仅能够确保地铁正常运营，而且还可以实时获取运营隧道的沉降、变形数据，全面掌握周边施工对运营隧道的影响程度，从而准确判断运营隧道的安全状况。

2 自动化监测技术在地铁运营隧道的运用要点

2.1 确定合理的监测范围及监测项目

例如某房地产基坑位于地铁运营隧道旁边，基坑为地下四层，长78m，宽87m，深19.5m，采用明挖法施工。基坑临近地铁侧采用双排钢筋混凝土灌注桩与预应力锚索联合支护体系，其他部位采用单排混凝土桩与预应力锚索联合支护体系。基坑与地铁区间右线结构外缘水平距离为12.7m，对应地铁运营隧道右线里程为DK12+802.0～DK12+882.0，影响长度约80m。运营的地铁隧道为盾构法施工隧道，走向基本为从西至东。基坑与地铁隧道相对关系示意图如下：

图1 房地产基坑与地铁隧道相对关系平面图

图2 房地产基坑与地铁隧道相对关系剖面图

为准确掌握房地产基坑施工对运营地铁隧道的影响，经科学分析，确定运营地铁隧道监测里程范围如下：基坑临近地铁侧桩位对应位置再向两端各延伸20米区域（对应里程K12+782～K12+902，长约120m），其中直接影响范围为K12+802～K12+882段。直接影响范围内每10米布设一个监测断面，布设9个断面；延伸区域每10米布设一个断面，布设4个断面；区间共计布设13个监测断面。地铁运营线路的自动化监测项目有：道床（钢轨）的沉降及水平位移监测，隧道主体结构的沉降、水平位移及净空变化监测。

2.2 科学、合理布设自动化监测断面和监测点

布设自动化监测断面和监测点的时候，必须要合理、科学地进行布设，才能够全面获取周边施工对运营隧道的影响范围及影响程度。本项目运营隧道右线监测长度为120m，共设置13个监测断面，监测断面间距均为10m。每个监测断面设5个监测点，为自动化监测棱镜。左线隧道位于房地产基坑开挖主要影响区以外，经房地产基坑建设单位、设计单位、安全咨询单位和地铁运营公司协商研究，无需进行自动化监测。右线隧道监测断面布设位置如下图所示：

图3 右线隧道监测断面平面布置图

监测点位布设：每个断面在轨道附近的道床上布设2个沉降监测点，中腰位置两侧各布设1个水平位移监测点，顶部布设1个沉降监测点，即每个监测断面布设5个监测点。各观测点用连接件配小规格反射棱镜，用膨胀螺栓及植筋胶锚固于监测位置的侧壁及道床上，棱镜反射面指向工作基点，各观测点位的布设见点位布设图。布设监测点应严格注意避免侵入行车限界。监测点编号规则遵循：线路号+监

测断面号+监测点编号；如：JC1-1表示上行线1断面1号监测点。每个断面监测点编号规律为面向上行线里程增加方向，左下测点号为1，并顺时针增加至5。

图4 隧道自动化监测仪器及棱镜布设剖面图

2.3 结合现场情况灵活设置工作基站及校核点

根据现场条件，自动化监测工作基站既可以设置在变形影响区以外，也可以设置在变形影响区内。本次自动化监测区域隧道平面线形为直线，通视条件良好；为使各监测点误差均匀，提高监测精度，并方便全站仪自动寻找目标，本项目自动化监测工作基站布设于监测区中部，即采取测站设置在变形区的方法。先制作全站仪托架，托架安装在侧壁隧道结构上，严格遵照设备限界线进行安装设置。校核点（基准点）布设在远离变形区以外，最外观测断面以外50m左右的车站或隧道中，大小里程方向各设置2组基准点，右线共需设置4组基准点。如下所示为隧道右线基准点布设示意图：

图5 隧道右线基准点布设示意图

2.4 合理选择通讯方式

自动化监测系统的通讯方式可以是无线传输，也可以是有线传输。我国大部分的自动监测系统都是采用无线通讯方式，这种通讯方式能够方便监测人员对监测环境和结果进行控制。但实际上，不管是哪一种通讯方式，都是把传感器的串口数据转换成电磁波信号，并以微波的方式进行无线通讯。而选择通讯方式的根据是方案的成本、覆盖范围、接入方式等，监测人员可以根据业主要求及隧道的特点，合理选择通讯方式，在降低监测成本的同时，还可以提高自动化监测技术结果的准确性，有效解决监测过程中出现的问题。

3 结论

我国城市地铁运营隧道运用自动化监测技术已经有一段时间，其实践结果已经证明了在地铁运营隧道运行过程中运用自动化监测技术是非常必要，也是非常有效的。地铁运营隧道具有一定的封闭性、复杂性、隐蔽性等特点，加上其作为一种大客流的公共交通通道，不允许轻易出现中断或者改变运行时间。普通的人工监测技术已不能够满足地铁运营隧道的发展要求，所以必须要运用自动化监测技术，才能够实时监测周边施工对运营地铁隧道的影响，且不干扰正常的地铁运行，保证地铁运行效率。

参考文献：

[1]张方.汪博.韩晓健.健康监测系统在隧道结构中的应用研究[J].山西建筑.2011（32）.

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关键词： 地表沉降；盾构；监测；变形分析

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0106-02

0 引言

随着城市建设的发展，为了解决交通堵塞、环境污染，轨道交通已成为我国各城市公共交通发展的首选。由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成为工程建设必不可少的重要环节。指导轨道交通工程设计和施工需要理论、经验和监测数据相结合。

1 工程概况

XX盾构区间位于XX境内，北起XX，南至XX，隧道区间全长1020.46m。工法采用盾构法。结构形式为圆形断面盾构管片：内径5.5m、厚度350mm；结构厚度0.5～1.0m，结构顶距地面高度-8～-14m。

2 监测内容与目的

为了确保盾构施工的安全，根据工程特点依据《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）、《工程测量规范》（GB50026-2007）、《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2007）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）、《地铁工程监控量测技术规程》（DB11/490-2007）以及设计要求确定本工程的监测内容，包括地表沉降、拱顶沉降、净空收敛、土体侧向位移、现场安全巡视等。地下工程开挖后，地层中的应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映隧道开挖过程中围岩变形的全过程。尤其是对于城市地下工程，若在其附近地表有建筑物时就必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制。

3 基准点、工作点、监测点埋设

基准点埋设：监测基准点埋设均在沉降影响范围以外的稳定区域内视野开阔的地区；均埋设三个以上的基准点；基准点埋设牢固可靠，基准点和附近的水准点联测取得原始高程并且不定期的进行联测，保持精度的可靠性和稳定性。本次基准点采用地铁高程控制网成果，不需要另行埋设。工作基点的埋设与布置：工作点的埋设与布置的原则与基准点相同，本工程布设4～6个，作为每次监测工作的起始点，靠近地铁施工现场，并定期（1个月）与基准点进行联测，保持精度的可靠性和稳定性。监测点埋设：根据本工程需要，在盾构中线上每5米布设1个沉降监测点，并在盾构始发段100m范围内，在每20m设一断面，其余地段30m设一断面（每个断面不少于5个监测点）。地表沉降监测点采用钻孔的方法布设。用水钻打穿地表硬壳层，监测点标打在原状土里面，再用细沙回填实。监测点顶部应低于地面，加盖保护，以免被车压坏，影响监测数据准确性。并且监测点旁边应设置明显保护标志。主断面监测点布置图如图1、地表沉降监测点如图2。

4 地表沉降监测方案

地表沉降观测采用精密水准测高。在实施过程中地表沉降监测采用闭合水准路线，闭合水准路线的闭合差不得大于0.6（mm）其中n（偶数站）为测站数，视线长度≤50m，前后视距差≤2.0m，任一测站上前后视距差累积≤3.0m。监测过程中确保专人观测、专人扶尺、同一仪器、同一路线。水准仪采用美国产Trimble DINI12电子水准仪（标称精度为0.3mm/km），2米和3米条形码铟瓦水准标尺，测量时对电子水准仪进行各项限差的设置，水准外业记录由仪器自动完成，当观测超限时，仪器自动提示重测。在进行观测点的首次观测时，必须观测三次，取其平均值为初始值。各监测点的高程通过各测点与工作点进行水准连测得到。

5 地表沉降监测频率与预报警控制

监测工作自盾构开始施工到地铁线路试运营为止。监测工作紧随盾构掘进的进展，视盾构掘进情况距开挖前后≤20m保持每1天2次、距开挖前后≤50m保持每2天1次、距开挖前后>50m保持每2周1次，根据数据分析确定沉降基本稳定后保持1月1次直至地铁线路试运营为止，如遇特殊情况加密监测频率。盾构施工时，及时了解施工的进度，并重点关注盾构区域和地质情况比较复杂的地区，及时做到第一时间掌握变化情况，做到根据数据配合施工进度。在监测项目超出设计值和监测预警报值（如地表累计沉降超过24mm，沉降速率大于3mm/d）时，迅速启动预报警制度，及时分析原因，并采取必要的措施。

6 地表沉降监测结果分析

由于盾构路线较长，特选取具有代表性的第90号断面的左右线监测数据，绘制地表沉降曲线图。地表沉降曲线表明：在盾构掘进的过程中监测点出现先升后降再稳定的现象。在第Ⅰ阶段盾构还未通过，由于提前注浆的原因监测点出现1-2mm的上浮；第Ⅱ阶段由于右线盾构的通过使右线上方的监测点在短时间内出现明显的下沉，并由于土体扰动造成左线上方监测点出现5mm左右的下沉；第Ⅲ阶段由于右线盾构已经通过而左线盾构还未到达，所以出现短暂的稳定期；第Ⅳ阶段由于左线盾构通过使左线上方的监测点在短时间内出现明显的下沉，并由于土体扰动造成右线上方监测点也出现5mm左右的下沉；第Ⅴ阶段由于左右盾构都已经通过监测点开始趋于稳定。90号主断面地表沉降曲线图如图3。

图4是84、90号主断面（特征点）地表沉降曲线，我们可以从图4中清楚的看出，位于盾构中线上方的监测点DY84-04、DY90-04、DY90-07在盾构通过时变形最大，而DY84-01、DY84-09、DY90-01、DY90-09变形最小。其余监测点变形居中。因此我们可以得出：在盾构掘进的过程中位于盾构中线上方的监测点变形较大，当监测点离盾构中线的位置越远则监测点变形越小。

7 结束语

因此在监测实施中应先制定详细的监测方案，监测数据必须真实可靠保证原始数据的完整且不得更改或删除，及时处理监测数据，计算有问题必须及时复测。并应根据盾构施工各个阶段的特点，密切配合施工进度；在施工前采集相关数据，做到能准确反映其盾构掘进过程中，周围环境所发生的变化，根据周边的已有资料，对工地周边进行布设相应的监测项目，并及时采取初始值。在施工期间，根据施工进度，配合施工方积极做好各项监测工作，如现场发生突发性事件，及时做好增设监测项目，主动加密监测频率，必要时做到24小时不间断观测，直至变形趋势稳定。

参考文献：

[1]GB50308-2008，城市轨道交通工程测量规范[S].

[2]GB50026-2007，工程测量规范[S].

[3]JGJ 8-2007，建筑变形测量规范[S].

[4]GB50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].

[5]DB11/490-2007，地铁工程监控量测技术规程[S].

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关键词：道岔综合监测系统;信号;转辙机

1.地铁车站道岔综合监测系统的必要性

转辙机作为道岔转换设备的重要组成部分，其工况直接影响着地铁运营的安全与效率。在转辙机的维修工作中，现场工人需对转辙机各项工作参数进行测量和调整。传统的转辙机参数获取多为在维修日通过人工的方式，使用各种仪表、工具现场采集。非维修日，人员无法上道，转辙机的工作参数无法采集，不能及时发现转辙机工况的变化。

道岔综合监测系统采用现场数据采集现场数据处理的方式，通过智能监测终端与功能性传感器的组合方式，将各种监测功能在转辙机箱内全部实现，无需室内计算机的干预，并提供被监测设备工况的现场显示和超限报警。同时，所有监测数据通过现场总线技术和网络技术，上传至室内监测站机，对监测数据进一步分析处理，实现了转辙机工况的实时监测、故障预报警，使各级维护人员通过网络即可即时监测、查询线路上的每一台转辙机工况，提高了维修效率。

2.系统的工作原理及功能

2.1工作原理

2.1.1工作电流、工作电压、阻力监测：采集监测电机的电流、电压，计算瞬时电功率，再通过换算得到瞬时推力，以此监测转辙机转换阻力。

2.1.2工作压力监测：采用压力传感器从电液转辙机测压接口处采集液压回路工作压力。

2.1.3油缸液面高度监测：采用高精度液位传感器，从电液转辙机油缸油量检查孔中采集液面高度。

2.1.4缺口偏移监测：采用视频监测方式。在表示杆上设立监测标记图像作为测试基准，通过比对后续拍摄图像与基准图像的差别，确定监测缺口的偏移。

2.2系统功能

2.2.1监测转辙机的工作电流、工作压力、转换阻力、油缸液位、转换时间、缺口偏移及方向，并提供转辙机内的数据显示与报警。

2.2.2提供转辙机的各种参数查询、趋势曲线、振动加速度、温度、统计报表。

2.2.3提供实时连续缺口监测，同步侦测振动加速度变化，实现过车时缺口变化的监测。

2.2.4具备自检功能，能侦测室外各个监测设备的工作状态，对发生故障的监测设备提出设备故障报警，方便系统自身的维护。

3.系统设计

道岔综合监测系统的设计依据道岔类型、牵引点以及电缆分束等，合理配置主机、智能监测终端、采集模块等设备。

3.1室外设计

室外监测设备安装方式采用智能监测终端功能性传感器的模式。转辙机箱盒内安装的设备有：

3.1.1智能监测终端：使用环形支架安装于转辙机油泵上方，用于控制转辙机内的压力传感器、液位传感器、视频缺口监测图像传感器和与室内的通信。

3.1.2压力传感器：通过快速接口安装于测压接口上，用于采集工作压力。

3.1.3液位传感器：安装于油缸油标尺孔中，替换原有的油标尺，用于采集液面高度。

3.1.4视频缺口偏移传感器：安装于两组动静接点之间，采用一个图像传感器拍摄表示杆中部的相应杆上的测量靶标来测量缺口位移。

3.1.5缺口靶标：设于表示杆上的测量基准，直接粘贴于摄像头下方相应的表示杆上，位于图像传感器拍摄范围中部即可。

3.2室内设计

道岔综合监测系统室内外通信采用CAN总线，各站站机与综合维护中心机房之间，使用局域网采用TCP/IP协议通信。

系统控制主机设置于每个车站内，接收、存储监测数据，运行系统分析软件，提供维修指导信息，控制主机上设声光报警功能。

系统主服务器设置于综合维护中心机房，通过局域网与各站站机连接，实现系统数据共享、备份。

3.3与微机监测系统的整合设计

道岔综合监测系统可以自行组成独立系统运行，也可整合于微机监测系统中。微机监测系统中增设道岔转辙机监测项目，当在微机监测系统中点击该选项时，自动调用运行于后台的本系统程序，弹窗显示于前端。

4.国铁道岔监测系统在地铁上的应用可行性

在地铁车站的道岔综合监测系统设计中，所选用的设备为国铁中安装使用的道岔综合监测系统，其设计灵活，换用不同的安装支架可适应不同型号的转辙机。

目前上海轨道交通各线所使用的转辙机型号为ZYJ7侧装式、ZYJ7轨枕式电液转辙机;ZDJ9、ZD6型电动转辙机。针对各种型号转辙机，需要调整的实施方案如下：

4.1 ZYJ7侧装式电液转辙机、ZDJ9和ZD6型电动转辙机与国铁使用的转辙机结构一样，所以，可沿用原来国铁的道岔综合监测方案，此方案在国铁已得到规模应用。

4.2 ZYJ7轨枕式电液转辙机只有上海轨交系统采用，相对于ZYJ7侧装式，其箱体尺寸和结构有比较大的变化，同时箱体的缩小，使得前后机内部空间极其紧凑，只能安装下视频缺口传感器，智能监测终端需要安装在液压站内。

4.3各型号转辙机在安装监测终端与各种传感器后，未对原有系统造成结构上的更改，不会对现有系统的工作产生干扰，所有设计均为直接与主控制回路相连，安全设计考虑比较周全。

5.结语

上海地铁真如站试用道岔综合监测系统以来，通过系统控制站机记录、分析转辙机的动作参数以及其提供的预警信息，降低了维修人员的维修难度，缩短了维修时间，实现了状态修;同时也确保了转辙机设备能长周期、高效率地稳定运行，满足了运输生产需要，防止了道岔设备不良引发的行车事故，使安全生产上了一个新台阶。

参考文献：

篇6

【关键词】地铁盾构区间穿越铁路技术

中图分类号： U231+.3文献标识码：A 文章编号：

随着城市地铁的大规模建设，地铁线路穿越既有铁路线的情况越来越多。地铁盾构隧道下穿铁路路基时，在不做任何加固处理的情况下，不可避免地扰动周围土体，引起周围地层损失及路基沉降，造成铁路轨道的纵横向不平顺，影响列车的运营安全。盾构隧道穿越高速铁路路基工程属于高风险工程，轨道变形属特级风险源。因此，如何在盾构隧道施工前，研究分析开挖引起的路基顶面最大沉降值具有重要实际意义。

一、工程概况

某区间工程肖村桥站～小红门站区间左、右线从肖村桥站东行至小红门村以450m的曲线半径向南偏到达小红门站，中间下穿岗上村民房区（砖砼平房）、南四环路（双向八车道，21+42+20m，繁忙）、双丰铁路（三线，路基宽约16m，繁忙）、小红门村民房区（砖砼平房、二层）、小红门路（6.5m，沥）、小红门前街（4m，沥）。左线ZK2+867.700～ZK3+813.251，全长1020.214 m，右线YK2+867.700～YK3+877.700，全长1067.428 m。肖村桥站～小红门站区间含站后24.8m双洞双线暗挖段及明挖盾构井(内净空尺寸15.2×23.2m)，盾构区间左线长981.014m，右线长1028.28m，线间距14～14.5m，线路纵坡成“人”字形，覆土7～11米。岗上村及小红门村沿线居民房屋密集，基本为平房。

隧道采用盾构法施工，在YK3+665.500～YK3+682.000处下穿双丰铁路，隧道覆土（距路基面）约10.825m，区间隧道与铁路交角约77度，区间隧道长度约17.5m。本段工程属环境风险工程，风险工程控制的关键点在于地表（道床）变形的控制。

二、施工技术措施

1、确定穿越双丰铁路施工范围

根据盾构穿越双丰铁路区段的覆土深度和地层实际情况，盾构开挖对周围土体的影响范围半径约为30 m左右，即在盾构机刀盘距离双丰铁路路基30m和盾尾通过双丰铁路路基后30m范围为盾构穿越双丰铁路施工范围，该段桩号为YK3+635.500～YK3+712.000，共计77.5m，按80m考虑。

2、施工前进行地质雷达探测

在穿越双丰铁路段之前提前进行地质雷达探测，主要探测地下管线位置、管线状况、埋深和地下孔洞情况，发现问题提前处理、解决。尤其是要知道有无管线漏水，地下空洞等异常情况。

3、施工过程中严格控制掘进土压力

根据本工程穿越双丰铁路段盾构隧道覆土深度（大约10m），正常情况下盾构掘进控制土压(土仓顶部土压力)为0.8-1bar。土压升高或降低对地面建筑物都是不利的，容易造成地面的隆起和沉降，所以在掘进过程中要严格保持掘进面的土压稳定，在穿越双丰铁路段控制掘进顶部土压控制为1.0bar。土压波动在±0.1bar范围之内，合理使用泡沫等软土压，防止地下水的流失，确保盾构掘进开挖引起的沉降在允许范围之内。在停机的时候要派人密切注意土压的变化，超过预定的值要及时采取措施。

4、严格控制出土量

根据盾构招标设计图纸，盾构每环的掘进长度为1.2m，掘进每环的原状土计算量为35m3。根据我公司实际盾构施工经验、本段的土质情况及添加剂使用情况，暂时考虑按1.3～1.35倍的系数计算，即每环需运输土方量为46 ～48m3。（根据添加剂使用情况调整），在盾构出土时严格控制出土量，按照我们的土斗容积为16 m3，每出一斗土，盾构进尺约40cm， 掘进的时候按照进尺和土压均匀控制出土量。同时要注意出土量和注浆量的匹配。

5、同步注浆及二次补浆措施

在穿铁路施工时，对注浆的配比和注浆方式进行调整，将原同步注浆材料中的石灰置换为水泥以缩短浆液的初凝时间并提高浆液的初凝强度，具体浆液配比可参考为“水泥：砂：粉煤灰：膨润土：水=250：1000：350：35：400”，并加入适量改善水泥砂浆流动性的外加剂，如纤维束。应将初凝时间控制在8小时之内，现场提前做好浆液测试，并根据试验和试用结果进行优化。

为保证浆液在管片外充填密实，减小地面沉降，对盾尾后部5环以外的管片进行壁后二次补浆，注浆材料选用水灰比为1：1的纯水泥浆，注浆压力控制在3bar；在管片上的注浆位置选在管片环450位置附近。

6、严格控制三次注浆，做好洞内加固

为保证沉降控制效果，在过铁路区段的25m范围采用特殊加强型管片，在A、B块上每块增加两个注浆孔，以便在穿越双丰铁路段采用对已完成结构外侧三次补注浆进行加强补浆，控制地面的后期沉降。

三次补注浆安排在拖车中部或尾部处开始，视沉降监测情况确定，对每环管片的顶 部预留注浆孔安装注浆塞进行注浆，注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆。补注浆的压力控制在3.2bar-3.5bar。

7、盾构操作控制

在过铁路区域之前，尽量控制好盾构的轴线，争取在穿越铁路的过程中不纠偏或者少纠偏，尽量做到少超挖。严格控制四个推进油缸分区油缸行程差及控铰接油缸行程差，控制好盾尾间隙。

8、临时异常停机措施

（1）为保持开挖面的稳定，防止周围土体坍塌，将盾构机刀盘抱死，造成刀盘启动扭拒过大，在盾构机停机后，向刀盘和土仓内注入适量的泡沫及稠膨润土浆液，膨润土浆液建议配比为膨润土：水=300：700（重量比），膨润土浆需提前制备好并充分发酵。在停机期间，将土仓内的平均土压力建立在1.5bar以上；在注入膨润土浆液的过程中，同时旋转刀盘，使仓内的砂土与浆液充分混合，以利于在开挖面和刀盘四周形成泥皮，达到保持开挖面稳定的要求。

（2）在停机时间超过24小时以上时，为防止泡沫的消散，仅通过注入稠膨润土浆来维持开挖面的稳定，在停机期间应密切注意仓内土压力的变化，在平均土压力低于1bar时，特别上部土压低于0.6Bar时应及时补注膨润土浆液，以维持整个开挖面的水土压力平衡。

三、洞内监测

既有铁路以及周围地面的沉降是该风险工程的监测重点，对铁路沿线以及周围构筑物均进行系统调查，对洞内衬砌变形情况进行监测，制定专门的施工监测方案，建立完善的监测网络，确保监测成果的准确及高效，为施工提供确实可靠的数据保证。地面线路及路基监测由铁路部门施工监测单位进行。洞内衬砌变形监测由地铁盾构区间施工单位进行。具体洞内监测方案如下：

1、监测内容

主要为衬砌的拱顶下沉、水平收敛和隧底隆起和衬砌以及管片的椭圆度。

2、测点布置

盾构下穿铁路及前后各15m直接影响范围内共布置管片衬砌变形监测断面3个，分别在铁路路基前15m，路基正中，和过铁路路基后15m处。

监测断面的拱顶（0°）、拱底（180°）、拱腰（90°和270°）处共埋设4个测点，分别为拱顶下沉、隧底隆起和水平收敛监测点。

隧道椭圆度监测为：通过上述四点量测管片衬砌横径和竖径的变化，并以椭圆度表示管片圆环的变形，实测椭圆度=横径－竖径。

3、监测仪器及精度

管片衬砌隆沉及水平位移监测：全站仪及反射棱镜，监测精度：测角和测距分别为2.0″和2mm+2ppm。隆沉也可采用水准仪。

管片衬砌断面收敛变形监测：全站仪，监测精度：测角和测距分别为2.0″和2mm+2ppm；收敛计精度为0.06mm。

4、监测频率

分别在衬砌拼装成环尚未脱出盾尾即无外荷载作用时和衬砌环脱出盾尾承受外荷作用且能通视时两个阶段进行监测。衬砌环脱出盾尾后1次/天，距盾尾50m后1次/2天，100m后1次/周，基本稳定后1次/月。

结束语

实践证明，地铁区间穿越既有铁路站场时，只要各种影响因素分析透彻、设计方案正确、施工措施得当，同时加强监测并及时反馈指导设计与施工，做好以上各个环节的工作是能够满足沉降控制要求的。

参考文献

[1] 赵承志，苏华友. 深圳地铁5号线区间隧道盾构穿越铁路施工技术[J]. 中国市政工程. 2011(01)

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关键词　地铁　永久　监测　基准点

1 前言

地铁是城市现代化的标志之一，也是一种快速现代化的公共交通系统，进行地铁隧道铺轨后的变形监测，就是要为地铁运营提供安全保证。从广州地铁1、2号线铺轨后变形监测情况来看，进行地铁隧道铺轨后的变形监测很有必要。但地铁隧道变形监测离不开基准点，现将广州地铁1、2号线的实践经验与大家交流，希望能以提高地铁隧道变形监测的质量。

2 基准点位置的选择

基准点是变形监测的基础，选择基准点位置的一般原则是:基准点应布设在变形体或变形区之外，且地质情况良好，不易破坏的地方。但就地铁建成后的实际情况来看，从经济性和可操作性考虑，基准点设在地铁外是不可取的。若监测基准点设在地铁外，一方面将增加引测进地铁的工作量;另一方面引测进地铁，因测量条件差，测边短，俯、仰角大，测量的质量很难保证。若在地铁区间隧道内设立基岩基准点或倒垂基准点，将会破坏地铁隧道整体防水性能和地铁的钢筋混凝土结构，这是很不适宜的;同时因地铁区间是一线状的地下建构筑物，永久监测的基准点数量比较大，如果基岩基准点或倒垂基准点设在区间隧道，其设置费用将比较高。而地铁车站所处的地质条件一般较好，遇到不良地质，皆进行地基处理，所以可以将车站看作一个大的稳定的刚体，发生变形的可能极小;另外，个别车站发生变形，也可从邻车站的位置关系反映出来，不至于对监测基准点体系造成影响。因此，可以把变形监测基准点建立在车站上，如选择车站的铺轨控制基标或埋设的特殊点作为变形监测的基准点。

3 基准点确定

基准点设置在车站是既合理，又经济。广州地铁1号线变形监测的基准点是车站及隧道内(极少部分)的铺轨控制基标，铺轨控制基标是在利用车站及隧道内一级精度的施工控制导线点和三、四等精度施工控制水准点基础上测设的，与车站的铺轨控制基标的坐标和高程有较大的误差。而水平位移监测的导线精度要求为不低于三等导线，后者在作业精度的要求方面远高于前者，即以低精度的基础导线点作为高精度测量的平差依据，虽然变形监测侧重于对两次监测成果进行比较，在保证作业路线、作业仪器、作业人员乃至作业精度不变的情况下，对导线两端控制点的精度依赖不大，但两次测量的闭合差以及其在误差分配方面的不一致，在一定程度上会损害三等变形监测成果的精度，这在水平位移监测内业计算中体现出来。另外垂直位移监测是按一、二等水准测量有关要求进行的，同时地铁主体结构(隧道)在不良地质地段(如:饱和粘土、河沟等)发生垂直位移可能极大。这样同样存在以低精度的基础水准点作为高精度测量的平差依据的弊端。同时，因变形监测的基准点为车站内的控制基标，个别车站的控制基标点数满足不了监测方案的要求，而在靠近站端的区间内选择了控制基标作为基准点，这些基准点本身也有可能受到区域变形的影响(如一号线长寿路站)，若存在变形也将影响监测的精度。

综上所述，并结合进行多处地铁内局部监测，将基准点设置在道床中央对监测精度提高的事实，在进行广州地铁2号线变形监测时，采用在车站左右线按间距在120m以上要求各设置一条边作为基准点边(平面高程共用)，为满足垂直位移监测基准点的要求，需要在水平位移监测基准边分中再设置一点。在基准点确定后，在一个合适的车站，垂直位移监测基准点与车站的控制基标联测，从而可推算出其它各车站基准点的近似高程;在每个车站水平位移监测基准边点与控制基标联测，推算其它各车站基准点的近似坐标(其坐标不用于水平位移监测内业工作)。这样就形成相对独立并联测了广州城建坐标系的变形监测基准点系统，消除了原控制基标点位误差对变形监测的影响。

4 2号线基准点确定的优点

广州地铁1号线变形监测的基准点是车站及隧道内(极少部分)的铺轨控制基标; 2号线变形监测时，采用在车站左右线按间距在120m以上要求各埋设一条边作为基准点边并在合适的车站联测地铁内城建坐标系统。通过广州地铁1、2号线变形监测工作实施，发现2号线变形监测基准点确定对监测工作的实施有以下几个优点。

① 消除了原控制基标点位误差对变形监测的影响。在进行1号线监测时，仅水平位移监测从一个车站经区间附合至另一个车站，因每一车站铺轨控制基标与前后车站的铺轨控制基标在平面坐标方面有较大的误差而导致导线全长闭合差满足不了规范的要求，曾进行了多次重测。在进行2号线监测就没有出现上述的情况;

② 提高了监测警戒值。1号线水平位移监测警戒值是横向变化±6mm，对应120m的角度变化是10″，2号线则是水平位移监测控制点间角度变化是6″～8″(监测控制点边长≥120m，取6″;监测控制点边长≤80m，取8″)，加密水平位移监测点横向变化±4mm;

③ 使用方便。当铺轨控制基标位于两侧的水沟中，因沟中有流水带来的垃圾，造成基准点寻找难;同时因沟中有水，不方便水平位移监测工作对点。2号线则未产生上述情况。

5 结论

通过对广州地铁1、2号线变形监测工作的比较，充分证明了变形监测基准点确定的重要性和对监测工作影响。

参考文献

1 建设部综合勘察研究设计院主编.建筑变形测量规范，JGJ8-97.北京:中国建筑工业出版社

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关键词：移动检测技术；地下工程开挖；应用

中图分类号：TN 文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）06-0353-01

在社会经济高速发展的情况下，地面建筑的空间已经越来越少，地面交通的拥堵问题也日益严重，这就到这越来越多的大中城市开始将解决这些问题的目光投向了地下。地下空间作为城市的重要资源，在发达国家得到了国方面的应用，，我国城市地下空间的开发利用已经受到广泛重视、城市地下工程的兴建已经成为一种趋势。就地下铁路来看，我国从1965年开始修建地下铁道，至今已有北京、天津、上海、广州、深圳、南京等大城市建成部分地铁，杭州、武汉等其他城市以即将或将要修建地铁，我国的地铁建设已经步入快速发展阶段。

1 地下工程开挖对地表的危害

地下工程开挖引起的地表变形对于地面环境和周边建筑物有着严重的损害。在地铁工程施工中，地表沉降事故发生的概率很高，以深圳地铁一号线的建设为例，在施工工期内，地面沉降事故占总事故的25%。事故发生地位于深圳市区繁华地段，对工程周围的建筑物以及地下管线产生一定的影响。地表沉降的主要危害：

（1）沿海地区沉降使地面的雨海绵，受海水侵袭；

（2）一些港口城市，由于码头、堤岸的沉降而丧失或降低了港湾设施的能力；

（3）桥墩下沉，桥梁净空减小，影响水上交通；

（4）在一些地面沉降强烈地区，伴随地面垂直沉陷发生的较大水平位移，会对许多地面和地下构筑物造成巨大危害；

（5）在地面沉降去还有较为常见的现象，如深井管上升、井台破坏，高摆脱空，桥墩的不均匀下沉等，这些现象虽然不至于造成大的危害，但也会给市政建设的各方面带来一定影响。

以地铁工程为例，进行地标移动监测的重要性体现在两个方面：

（1）城市地铁工程一般位于城市的繁华地段，周围建筑物密集，各种地下管线纵横复杂交错，一旦沉降事故发生，将可能造成建筑物开裂、倾斜、地下管线断裂等事故，影响市民正常生活，造成各种纠纷、进而影响工程施工的进度，增加工程的费用。

（2）沉降事故在地铁工程的施工中属于多发事故.同时其发生的直接表现为地下隧道拱顶的下沉或塌陷，而这种塌陷的发生又多于围岩涌水、涌泥，支护失效，工程爆破等原因引起。这些原因的存在和发生，导致施工现场的人员伤亡、设备破坏、进而影响工程进度，增加工程费用、造成严重的后果。

可以看出，事故的多发性和事故后果的严重性，使沉降事故成为地铁施工中的重大风险因素，对地铁工程地表移动监测与预测的研究是十分必要的。

2 地表变形监测技术

随着科学技术的不断发展，地表变形的监测方法也有了更多的选择。由于地下工程开挖引起地表变形的问题关系重大，涉及到公众财产和人身安全，因此数据需要具有比较高的精度和较高的观测频率，因而对于观测速度的要求也比较高。

在区域性变形监测方面，GPS已成为主要的技术手段。近10年发展起来的空间对地观测遥感技术――合成孔径雷达干涉测量，在检测地震变形、火山地标移动、冰川飘逸、地表沉降、山体滑坡等方面，实验结果的精度已达到cm或mm级，表现出了很强的技术优势。

在地下工程开挖地表变形监测中采用静态GPS方法，连续观测4~6h，可达1mm左右的测量精度。在大坝、桥梁、滑坡的变形监测中，自动高精度全站仪也得到广泛应用，自动全站仪可以自动寻找目标，在计算机控制下可定时对一系列变形点自动观测，并将观测数据传输给检测中心处理。新型的机关扫描仪采用漫反射测距，测距精度为3~5mm，测量距离已达几百米之远，可在短时间内获得建筑物的影响和点阵的三维坐标，因此，在拱坝、桥梁、高边坡的变形监测中有较好的应用前景。但是精密水准测量依然是高精度高程信息获取的主要方法。

北京地铁一号线的地下和地表变形监测工作主要采用传统的精密水准测量方法来完成。监测工作采用了高精度的静力水准仪，在各个检测点上安装了这种造价昂贵的水准仪，测量精度可以达到0.1mm。每10min采集一次数据，直接和电脑相连接，可以实现24小时自动实时监测。面监测点的平面坐标测量则使用leica公司生产的TCA1800全站仪，测距精度可以达到1+2ppm，测量精度可以达到1秒，采用这些高精度的测量仪器可以基本保证测量的精度要求和速度要求。

2001年广州市广州地铁总公司批准了“非地铁施工时地铁结构变形监测”的科研项目，采用TCA2003全自动化全站仪为基础组成的自动变形监测系统，可以24小时无人值守，连续监测运行中的地铁隧道变形，且每次监测可以在地铁运行间隔内迅速完成。监测到的数据可以实时提供给施工方，已指导当前及下一步的施工，在工程应用中取得了良好的效果。

一个完整的自动化动态监测系统是指在无需操作人员干预的条件下，实现自动观测、记录、处理、存储、报表编制、预警预报等功能。它由一系列的软件和硬件构成，整个系统配置包括TCA自动化全站仪、棱镜、通讯电缆及供电电缆、计算机与专用软件。

系统特点：

（1）在无人值守的情况，可以实现24小时连续自动检测，列车运行时，系统也可以自动进行监测，克服了传统测量方法的不足，节约了大量的人力，为地铁安全运营应提供了保障。

（2）建立高精度的基准点，采用实时差分式测量方案，可以最大限度的减弱或者消除误差因素，从而大幅度提高测量结果的精度。变形监测点位精度优于1mm。

（3）实时进行数据处理、数据分析、报表输出及提供图形等。

（4）远程监控，实时报警。

（5）在短时间内同时测得点位的三维坐标，可根据设计方案的要求做全方位的预报。

三维激光影像扫描仪技术是20实际90年代中期出现的一项高新科技，是继GPS空间定位系统之后的又一项测绘技术新突破。是一种崭新的革命的测量工具。三维激光影像扫描仪小型便携，精确高效，安全稳定，可操作性强，能在几分钟内对多感兴趣的趋于建立详尽准确的三维立体影像，能提供准确的定量分析，可广泛应用于各相关领域。三维激光影像扫描技术，作为一种全新的测绘技术，具有许多新的特性及功能，将其引入到变形监测领域，探索其在该领域内的应用方法及理论。将具有及其现实的意义。尽管国内外已有将该技术应用于构筑物的变形及安全监测的先例，但与其配套的理论和方法仍然欠缺，迄今为止，尚未发现有相关的论述基于三维激光影像扫描技术的变形监测的较为系统的文献。

篇9

见到史聪灵本人之后，记者深深感受到他的随和与朴实――脸上一直带着谦逊的微笑，一说到研究的工作，就打开了话匣子……

理论与实践的结合

史聪灵说：“我最大的愿望就是把我所学到的理论知识用到实践中去。科研要解决实际的问题，才能产生更大的用途。”史聪灵在硕博连读时，所学的专业是工程热物理，与火灾安全密切相关。博士毕业后，史聪灵认为中国安科院的科研工作与自己的专业结合度较高，所研究领域大多涉及社会公益，非常有意义。另一方面，安全生产又是一个与实际联系非常紧密的科研方向，因而进入中国安科院，成了他的必然选择。“2005年当我刚进入单位工作时，我们国家已经进入轨道交通快速发展的时期，轨道交通是城市中最大的基础设施工程之一，直接服务对象是老百姓，其安全性与老百姓的生命安全息息相关，因此对其安全的要求也较高。地铁不同建设阶段对安全相关技术的需求也比较大，特别是地铁防火和人员疏散是建设和运营期间的关键问题之一，而这些正与我在研究生期间所从事的专业研究内容相契合。”史聪灵说道。

在硕士和博士研究生期间所做的实验和理论研究工作，对史聪灵现在的工作帮助很大，“比如火灾的计算仿真、模型实验、现场全尺寸火灾实验等，我在火灾科学国家重点实验室时就一直在做，现在结合实际工程则做得更系统、更完善了。”博士期间他参与完成了多次大型的现场火灾实验，同时对建筑排烟问题开展了较多的基础实验和理论研究。“我在那段时间得到了不少锻炼，现在工作中的很多方法和思路都是从那时候开始形成的。我的体会就是，无论从事什么工作，最基本的实践积累是非常重要的。”

正是基于这样的体会，现在作为硕士研究生导师的史聪灵也在这样要求自己的学生。他一方面在理论上耐心地和学生交流，让他们少走弯路；另一方面也尽量让他们到现场实地学习，获得现场的实践经验。“我们让学生自己承担一定的实际工程项目，给他们一个很好的锻炼和积累的机会。因此我们的学生走向工作岗位以后通常实践能力很强，能够独立解决问题。”

中国安科院交通安全研究所所长钟茂华说：“史聪灵的科研能力很强，他善于从实践中提炼出理论依据，又特别善于将理论运用到实际当中去。例如‘地铁车站及区间隧道现场热烟测试设备及方法’等多个实用方法已获得国家专利，一些创新的技术成果已形成了多项行业标准。他的努力让这些科研成果落地生了根、接了地气。”

其中，史聪灵和其所在团队建立的“地铁防灾系统安全性能全尺寸现场热烟检测技术”，可实现多方位、可视化、整体性、实尺度的地铁关键设备和设施检测，较好地实现了地铁工程在试运营前的各项防灾系统的安全性和可靠性检测。这个工作有什么好处呢？史聪灵举了一个例子：“防灾系统是地铁的基本安全保障设施，是地铁各防灾能力设计的基本前提条件，和乘客安全息息相关。我国技术和验收规范体系中，针对地铁各系统的检测，往往都是功能性的单体测试和综合联调，根据专业条块划分，有关部门各自组织检测和验收工作，如消防验收、试运营前安全设施验收、各专业设备验收、防雷检测等。但是地铁各个专业系统联合在一起形成一个大的系统，在灾害情况下的综合防灾性能怎么来检测是一个关键的问题。让新建地铁在开通前的安全性得到有效检测是我们的目标，我们目前初步形成了对地铁主要系统的防灾功能、联动效果、防排烟能力等综合性、整体性的现场检测方法，并且已经形成了安全行业标准。目前国内地铁开通前基本都要采用这个方法进行测试。”现场检测出问题，不但要立即给企业指出隐患，还要能够帮忙找出有效的解决方案。史聪灵在某城市地铁进行全尺寸热烟检测的时候，原本的设计方案是要打开屏蔽门的端门，利用区间隧道通风系统进行排烟。但是经过检测后，发现从扶梯补充下来的空气直接通过两端的端门进入隧道，气流发生了短路，风机抽出来的风都是从楼梯下来的风，而且站台形成了较大的横向流动，在两端区域的烟气混合严重，中间站台区域的烟气却排不出去。“设计单位很诧异：这个方案在全国多个城市都在用，没觉得有什么问题，但是一经实际检测就能看出毛病。其实，排烟效果与屏蔽门开关方式、通风排烟系统制式、楼梯的补风，以及风口、风量都有关系。”史聪灵对现场情况进行了细致地考察，最终提出让控制系统和中间的屏蔽门做成一个联动，在打开排烟系统的同时，也打开中间的两扇屏蔽门，再重新进行测试，站台的烟气很快就被抽掉了。设计单位也得到了很大的鼓舞，决定在以后的类似设计时使用这种方案。“通过现场的全尺寸火灾系统实验检测，能够真实地反映自动探测报警、通风排烟等各个防灾系统的工作效果，能够解决实际遇到的问题，通过我们的工作能够为老百姓地铁乘车安全贡献一点薄力，我也很有成就感。”史聪灵说。

“挑战并不可怕”

史聪灵所在团队的成员胥旋提起他来笑谈：“史聪灵是个喜欢自己制造问题，又自己解决问题的人。不管想尽什么办法，都要克服困难把问题解决。”用史聪灵的话说，“制造问题”是因为他不喜欢重复性的工作，而喜欢给自己创造挑战，“做研究，挑战并不可怕，重复才可怕。”

从2004年开始，国家安全监管总局逐步加强城市轨道交通的安全监管工作，史聪灵所在的团队随之在全国开展了地铁安全评价和安全技术服务工作。“当时城市轨道交通是一个新兴产业，安全评价体系框架还没有，其中也借鉴了一些国外的经验，但是毕竟各国的安全理念和安全风险不太一样，而且国外发达国家轨道交通基本处于稳定运营期，和我国所处的阶段也不一样，建立我国的城市轨道交通安全评价体系还需要结合自己国情，通过实践逐渐摸索出来。”

近10年来，史聪灵所在的团队奔赴全国30多个城市、200多条线路，开展安全评价、现场监测、安全设施验收和测试工作。特别是在地铁开通前，开展防灾系统实尺寸热烟测试实验。实验时，需要协调十多个专业系统的设计、建设、施工、设备厂家、监理等二三十家单位的人员，少则四五十人，多则上百人，协调难度非常大，哪个环节配合不好都会造成测试的失败。因此每到测试实验的时候，史聪灵作为总指挥都十分谨慎，不管哪里出现问题他总是第一个冲过去解决。“团队里的成员都有分工，但史聪灵作为一名‘ 全能型选手’，哪个方面人手不够，他就自己顶上”。钟茂华说，“他和一般的学者不一样，在实验现场的时候，他往往能够和设计、专业技术人员及配合的工人们‘打成一片’。通常来讲，现场工作人员组成比较复杂、部门众多，人员是不太容易管理的，但是很多时候，史聪灵通过专业的知识和提出的方案，让他们比较信服。”

近年来，在史聪灵所在团队的努力下，一整套地铁工程全过程风险评估体系建立起来，形成了一系列行业标准，用以支撑我国对城市轨道交通的安全监管工作。“以前地铁里的很多安全因素都没有受到过关注，比如一个风阀，只要没经过大火就一直不会被用到。长此以往，会导致工程施工方、设备商和业主对这些安全设备的轻视，进而导致设备质量的下降。通过实地检测评估之后，业主就不敢轻视这些防火排烟设备的建设。”

现在，全国已经有北京、广州、西安、成都等34个城市中的200多条地铁线路，从设计、建设，到运营，均采纳了中国安科院的科研成果。史聪灵希望通过这样一个安全评估体系，能够推动整个行业的安全水平发生质的变化。

拒绝“差不多”

史聪灵认为，自己的工作是神圣的，要始终保证公益与公正，“在为企业提供安全测试时，经常有施工和设备方说，就这么着吧，差不多得了。但是我们绝对不能‘差不多’！人家请我们做安全评估，我们一定要把好安全的关口，因为这不是为了一两个人的利益，是为了大众的安全，为了公益。今天放松了一个隐患，明天就很可能酿成大祸，也会造成整个安全评价行业的公信力下降，因此必须公正。”现在，经过史聪灵团队评价过的建设单位都很信服――虽然史聪灵曾经给他们“挑”出过问题，甚至现场直接认定他们的地铁工程没通过测试，“按说应该很恼火吧，但是他们理解后，却希望我们多给他们做几个站的测试，因为确实给他们解决了实际问题。”史聪灵笑着说。

团队成员石杰红告诉记者：“史聪灵的科研能力及他在学术上的严谨和认真，令我们整个团队都非常佩服。虽然工作任务重，但他从来都不会‘差不多就行’，任何工作都是认真完成，以至于他工作到凌晨两三点都是经常的。有一次我在凌晨2点给他发了一份文件，他立刻就回复了，好像无论什么时候他都在线一样。”

对于团队的得力干将，钟茂华说：“史聪灵思想非常活跃，创新能力强，他的多项研究成果都达到了国内外先进水平，并且多次作为特邀嘉宾在国际会议上进行学术交流，这些创新不是一天两天能够做出来的，而是经过了长期的积累、坚持和努力。他这个人非常能吃苦，做现场检测实验的时候，每次他都是亲自到现场做各种准备工作。地铁白天要运行，实验就得晚上做，一个测试实验做下来，他常常要连续几个晚上通宵熬夜。他先后承担了多项安全生产“十二五”课题、自然科学基金，有时候好几个课题同时开展，提供的技术服务每年有几十项，平均一两个月就完成一个项目。这导致了他长期处在一个紧绷的状态，一年到头有一半的时间都在外地，即使不出差的时候，节假日也总在办公室加班。”

篇10

关键词：隧道；地裂缝；模拟；沉降；稳定性

中图分类号：U45文献标识码：A

0引言

地铁建设事业近几年发展的如火如荼，也成为了一个城市是否发达的间接标志[1-2]。无论地质条件如何，地铁线路不可能为了躲避不良地质条件而太不规则。西安地铁就是这样一种情况，一号线在CK区段不可能避免地要穿f4地裂缝而过。地裂缝的活动会引起附近地表建（构）筑物开裂损毁、道路变形破坏、桥梁开裂或错位等一系列地表灾害效应[3-4]。如何避免这一问题的发生，需要展开大量研究。因此，本文以西安地铁一号线CK段暗挖隧道为依托，研究了减小施工中地层变形的施工措施，这对于地铁安全施工具有重要的工程价值。

1工程概况

1.1工程概述

西安地铁1号线，西起后卫寨，沿枣园路、大庆西安地铁一号线路至玉祥门外，穿越古城墙玉祥门后沿莲湖路、西五路、东五路至朝阳门里，穿越古城墙朝阳门后，沿长乐路东行，跨河后沿纺北路至终点纺织城车站。线路全长23.9千米。左右线隧道线间距15米。

f4地裂缝与1号线相交于康复路西侧，走向NE70°，倾向SE，倾角85°，线路在ZDK23+203.4处穿越此地裂缝。交角为45°左右，表现为上盘下降下盘上升的正断层特征。

1.2水文地质情况

区间范围内地表一般均分布有厚薄不均的全新统人工填土；其下为上更新统风积新黄土（局部为饱和软黄土）及残积古土壤，再下为中更新统风积老黄土、冲积粉质黏土、粉土、细砂、中砂及粗砂等。

该区段为兴庆湖渗漏抬升地下水位影响区，地下水流向为NW。水位年变幅1m左右。区间场地潜水赋存上更新统残积古土壤、中更新世风积黄土及冲积粉质黏土等黏性土层。主要含水层为中更新统冲积粉质黏土中2～3层中砂透镜体夹层，分布不均匀，该层透水层好，赋水性强。

2施工方法

本区间纵向下穿长乐路和康复路两条城市主干道，对地层变化控制尤为严格。而CRD施工（全称交叉中隔墙法）是一种适用于软弱地层的隧道施工方法，特别是对于地表沉陷的控制有很好的效果，一般主要用于城市地下铁道施工中。CRD法适用开挖跨度较大，对围岩沉降变形控制严格，采用CRD法开挖，开挖的每一步都各自封闭成环，兼有台阶法和双侧壁导坑法的优点，有利于围岩稳定，保证施工安全。因此本区段建议采用CRD法施工隧道穿越地裂缝。

为增加掌子面的稳定性和保证干作业条件，建议采用φ42mm小导管对C型断面拱部及边墙轮廓线外2m范围，仰拱轮廓线外2m范围进行注浆超前支护加固。

那么所建议的施工方法和辅助措施是否有效，还需要通过计算来确定。

3数值模拟

3.1软件选择

FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of Continua，连续介质快速拉格朗日分析)是由Cundall和美国ITASCA公司开发出的有限差分数值计算程序，主要适用于岩土工程问题的力学分析。该程序建立在拉格朗日算法基础上，特别适合模拟材料大变形和扭曲问题。FLAC3D采用显式算法来获得模型全部运动方程(包括内变量)的时间步长解，从而可以追踪材料的渐进破坏和垮落，本文采用该软件进行数值分析工作。

3.2模型建立

计算采取如下假设条件：①已经采取了降地下水措施，可以保证较干燥作业。②地裂缝倾角为90º（较为接近实际）③地层简化为3层，且掌子面注浆扩散均匀。

模型尺寸取为长×宽×高=100m×60m×40m。地裂缝采取接触面单元，模型采取摩尔库伦准则。

图1 FLAC三维数值模型

3.3模拟参数及计算

表1 模型计算参数一览表

3.4计算结果

图2 地层最大位移云图

由计算得到的地层位移云图可知，拱顶沉降最大值为13mm左右，拱帮收敛最大值为5mm；地表沉降最大值为23mm左右，处于允许范围（分别为20mm、10mm和30mm）之内。证明建议的施工方法和辅助施工措施是可行的，地层变形是可控的。

4施工结果

4.1施工注意事项

在施工中应该着重控制好以下要点：

（1）超前小导管的长度、间距、打设角度及布设位置等详见表2。其次，在隧道仰拱部位外侧预埋注浆管，注浆管沿隧道纵向每隔1.5m布置一道，每道环向注浆管用接头接钢管并竖向引至二次衬砌内侧，运营时根据地裂缝活动情况，适时向仰拱初支下土层注浆。

表2 超前小导管参数一览表

（2）在施工完初期支护结构之后，必须及时施作内衬，严格控制初期支护与二次衬砌之间的安全距离；内衬采用钢筋混凝土结构。

（3）过地裂缝段需设置变形缝，初支变形缝位置与二衬保持一致，采用初衬格栅的纵向连接筋断开，使之协调变形，并且每道变形缝接口处局部厚度需要加大以适应地裂缝较大变形，二衬变形缝采用特殊防水措施。

（4）地裂缝段防水采用设置特殊变形缝的方法，在地裂缝处的结构变形缝主要采用一道可伸缩的止水带及两道预压缩的GINA（吉娜）止水条防水。

4.2现场监测分析

观测点类型和数量的确定应结合本工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑，并能全面反映被监测对象的工作状态；为验证设计数据而设的测点布置在设计中最不利位置和断面上，为结合施工而设的测点布置在相同工况下的最先施工部位，其目的是及时反馈信息、指导施工。表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象的变形特征，又要便于应用仪器进行观察，还要有利于测点的保护；埋测点不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的刚度和强度；

为了全面反映洞周土体变化及对地表的影响，分别选取地表沉降位移和隧道拱顶沉降及两帮收敛位移三个观测方面综合反映其稳定性和变化规律。

为检验施工方法是否安全可靠，在ZDK23+200（一断面）、ZDK23+210（二断面）和ZDK23+220（三断面）处共设置了三个监测断面进行拱顶下沉和两帮收敛监测分析。

图3 施工期间及其后隧道内监测数据变化曲线

拱顶下沉大致可以分为三个阶段，在0～15d时，其下沉量明显增大；15～30d时，下沉量虽然由于土体释放应力继续增大，但其下沉速率已经放缓，到30d之后趋于稳定，最终拱顶最大下沉量为16.3mm。水平收敛的监测结果基本和拱顶下沉监测结果保持一致，如图5.14所示，其变化规律大致相同，也基本分为三个阶段，都主要受到施工方面的影响，最大水平收敛量为7.1mm。均处于安全范围之内。

图4 施工期间及其后地表沉降变化曲线

一般来说浅埋暗挖地铁隧道的地表横向沉降基本形成以隧道纵向中心线为对称轴的沉降槽，但本段处于地裂缝影响范围内，必然有其特殊性。地裂缝与地铁隧道的夹角为45°，本监测断面左侧正好位于地裂缝与地铁隧道的夹角处，所以累计沉降量大于隧道顶部的沉降值。由图4可知，地表左侧的4个监测点累计沉降量及沉降速率明显大于地表右侧的4个监测点，其最终沉降量为27mm（小于安全值30mm），平均沉降速率达到0.48mm/d，说明此监测断面的地表沉降在正确的施工方案指导下得到了控制。

5结语

（1）本地铁区间隧道通过地裂缝段时，通过FLAC三维数值模拟计算建议采取的CRD工法以及在掌子面外2m范围内进行超前小导管注浆是正确的，可靠的，这对西安地铁后续施工穿越地裂缝具有一定的参考意义。

（2）施工现场跟踪监测结果表明，本文中地铁区间隧道通过地裂缝时所采取的变形控制措施，在很大程度上使地表变形、隧道拱顶沉降和隧道两帮收敛都处于安全范围之内。

参考文献

[1]张庆贺,朱合华,庄荣等编著.地铁与轻轨[M].人民交通出版社,2002.

[2]郝建斌，门玉明，李凯玲.地铁隧道正交穿越地裂缝的结构变形预测[J]. 广西大学学报，2011,36（1）128-131.