浅谈城市地铁隧道监控量测实施方法

张肃正

（中铁三局桥隧分公司，河北 邯郸 056036）

浅谈城市地铁隧道监控量测实施方法

张肃正

（中铁三局桥隧分公司，河北 邯郸 056036）

以成都地铁2号线一期工程土建23标段沙河堡站—站东广场站区间暗挖隧道工程为例，按照区间隧道施工监测设计要求，开展和加强监测工作，根据实时的变形数据，分析判断预测工程施工中周边环境及围护结构变形情况，采取有效措施，达到控制指导工程施工，保护周边环境及围护体系的目的，确保施工安全。

地铁隧道；竖井监测；隧道监测；监测控制

1 工程概况

沙河堡站—站东广场站区间起于沙河堡站东端，止于站东广场站西端。下穿成都火车东站广场，区间范围内建筑多为1～2F砖混结构的厂房间和办公用房，其余部分为1～3F砖混结构的农民住宅。区间暗挖隧道包括左、右两条线路，左线隧道（ZDK39+560.468～ZDK39+927.1，长链 54.7 m）全长 421.332 m，其中包含停车线隧道长263.333 m，区间单线隧道157.999 m；右线单线隧道（YDK39+560.471-YDK39+927.1，长链49.3 m）全长415.929 m。隧道左右线各设一个竖井，竖井中心里程分别为：1号竖井YDK39+740，2号竖井ZDK39+734。本区间为矿山法隧道，单线隧道采用环形台阶法施工，停车线隧道采用CRD法施工。区间隧道埋深浅，开挖范围内填土、黏性土、粉土、砂土、含卵石黏土、含黏土卵石、泥岩自稳性差，地下水丰富，地基土具有膨胀性。施工重点为采取有效的支护措施，防止隧道变形、垮塌，保证施工安全。

2 施工监测设计

2.1 监测内容

根据施工现场环境条件确定本工程设置以下几方面监测内容：

（1）竖井：①围护结构变形；②地面沉降；③支撑轴力；④土体变形；⑤地下水位；⑥格栅钢架主筋应力；⑦建筑物沉降及倾斜；⑧锚杆杆体应力。

（2）隧道：①地面沉降；②格栅钢架内力；③水平收敛位移；④拱顶、拱脚下沉；⑤初衬、二次衬砌应力；⑥围岩与喷层间接触压力；⑦建筑物沉降及倾斜；⑧地下管线沉降；⑨锚杆杆体应力。

2.2 竖井测点布置

（1）竖井围护结构变形布点时采用钻孔桩，将外径70 mm、内径60 mm的PVC测斜管绑扎在设计位置的钢筋架迎土面一侧，顶底密封，接头处用套管衔接并用自攻螺丝拧紧，同时用胶布封闭，随钢筋骨架置于人工挖孔桩内。测斜管长度底部略短于钢筋骨架长度5 cm，顶部高出地面约10～50 cm，测斜管内的十字导槽必须有一组垂直于竖井边线。

（2）竖井周围地面沉降布点时点位每10～50 m一个断面，每个断面7～11个测点。

（3）型钢支撑轴力监测采用表面应变计，每10～30榀钢支撑设一对测力计。

（4）在围护桩（或土层）上钻孔，钻孔内径Ф110，孔深穿出结构体28～32 m，将在地面连接好的测斜管放入孔内，管顶高出地面约10～50 cm，埋设就位的测斜管必须保证有一对凹槽与竖井边缘垂直。

（5）地下水位监测采用钻机钻孔埋设。在设计位置处用30型钻机钻孔至地下28～30 m深度，冲孔后放入PVC水位管，孔底安装透水管并在其外侧用滤网包裹，钻孔空隙处用中粗砂回填至密实，以免地表水渗入影响观测。

（6）格栅钢架主筋应力计在钢架加工场预先与钢架焊好，焊接时应将钢筋与应力计的连接杆对中之后采用对接法焊接在一起,每10～30榀钢拱架设一对测力计。

（7）一般情况下：建（构）筑物的沉降观测点应埋设在建（构）筑物的竖向结构上，数量视建筑物的面积和其离开挖区的距离而定，每栋建筑物不少于3个沉降观测点，为检核不均匀沉降的影响，高层建筑的裙房与塔楼应分别设点。每10～50 m一个断面，每个断面7～11个测点。

（8）锚杆杆体应力监测时所有的孔位应布置在同一垂直断面内；水平钻孔倾斜角度在垂直断面内部超过5°，水平面内钻孔与隧道壁面夹角应在85°～90°之间。钻孔时孔径应比量测锚杆杆体直径大20～30 mm，扩孔深度为200～250 mm。

2.3 隧道测点布置

（1）竖井周围地面沉降布点时点位每10～50 m一个断面，每个断面7～11个测点。

（2）格栅钢架内力监测应力计可在钢架加工场预先与钢架焊好，焊接时应将钢筋与应力计的连接杆对中之后采用对接法焊接在一起,每10～30榀钢拱架设一对测力计。

（3）水平收敛位移监测按设计的测点位置使用冲击钻打孔，将带膨胀螺栓的测桩安置入孔中，然后拧紧螺栓使其膨胀牢固即可测试。也可钻孔的孔径扩大，孔中注入水泥砂浆，再将带膨胀螺栓的测点埋入孔中，砂浆凝固即可测试。每5～100 m一个断面，每个断面2～3个测点。

（4）拱顶、拱脚下沉监测时在隧道拱顶中央及中央两侧各2～3m布置3个测点，在拱脚各设置1个测点，可选用水准仪来观测测点的沉降变形。测量断面尽可能靠近掌子面，一般在2 m的范围内，并应保证开挖后2h内测读初次读数。断面间距为10 m。在拱顶、拱脚相应测点处事先埋设钢筋头，测量其下沉量。每5～30 m一个断面，每个断面2～3个测点

（5）初衬、二次衬砌应力监测采用与格栅钢架内力相同的监测方法。每代表性地段设1个断面，每断面11个测点。

（6）围岩与喷层间接触压力监测时在传感器上包裹尼龙布以免泥浆或水泥砂浆进入，在围岩和喷层间直接安装上压力盒，将测量电缆顺着主筋引至地面上。每代表性地段设一个断面，每断面15～20个测点

（7）一般情况下：建（构）筑物的沉降观测点应埋设在建（构）筑物的竖向结构上，数量视建筑物的面积和其离开挖区的距离而定，每栋建筑物不少于3个沉降观测点，为检核不均匀沉降的影响，高层建筑的裙房与塔楼应分别设点。每10～50 m一个断面，每个断面7～11个测点。

（8）地下管线监测应根据管线年份、类型、材料、尺寸及现状等情况，确定监测点布设。监测点宜布设在管线的节点、转角点和变化曲率较大的部位，监测点平面间距30 m。每10～50 m一个断面，每个断面7～11个测点。

（9）锚杆杆体应力监测时所有的孔位应布置在同一垂直断面内；水平钻孔倾斜角度在垂直断面内部超过5°，水平面内钻孔与隧道壁面夹角应在85°～90°之间。钻孔时孔径应比量测锚杆杆体直径大20～30 mm，扩孔深度为200～250 mm。

2.4 测量方法及监测频率

（1）竖井围护结构变形先以测斜孔底为起测基准点，以0.5 m点距由下到上进行测试，到顶后探头旋转108°。再次以1.0 m点距由下到上进行测试（正反方向测试可以消除仪器本身存在的系统误差），每次测试均用全站仪测量测斜管口的偏移量，用全站仪测得的空口位移进行测斜成果的修正，经计算处理产生数据报表及测斜曲线。开挖及回填阶段1次/1 d。竖井土体变形监测开挖及回填阶段1次/5 d,主体施工期间1次/2 d。

（2）竖井地面沉降监测中采用精密水准仪和铟钢尺，有高程监测网的控制水准点（基准点）对监测点进行测量。基准点每月进行检测1次。位于公路上或不便观察的沉降点，为符合实际情况，视距差可做适当调整。为了每次反映沉降的真实值，每次必须保证置镜点不变、测量路线不变，但累差不可超限。采用精密水准仪和条码尺，应按国家水准测量规范要求的检验项目进行检验和校正，竖井开挖期间1次/1 d，隧道施工期间1次/7 d。

（3）竖井地下水位在竖井降水前，测得各水位监测孔孔内水位对应于孔口的距离并换算至本基底水位初始值，以后每次测得孔内水位距水位监测孔口高度与初始水位值比较即为水位累计变量，竖井开挖期间1次/2 d。

（4）竖井建筑物沉降及倾斜监测时在开工前委派具有经验的监测人员，仔细检查本标段拟定监测建筑物自身裂缝及测点初始值，对发现的每一条裂缝的末端用铅笔做一道与裂缝垂直的标志。标注旁注明：观测时间，裂缝长度，拍照片保存。需要监测的裂缝统一编号，裂缝所在墙面上绘制坐标方格网以利于观察和记录，竖井开挖期间1次/1 d。

（5）隧道水平位移收敛监测采用将收敛仪测尺端的挂钩与测点连接再将另一端与另一测点连接，适当收敛紧测尺后将其固定，再调整调节装置使张力线与恒力线重合即可读数。先读钢尺上的读数，然后再读百分表的读数。两读数之和即为测值。利用下式计算位测线的位移量：

式中：△：测线的位移量/mm；

Ln：X时的实测值/mm；

L0：初始值 /mm。

监测频率：1～15 d，1 次 /1 d；16 d～1 月，1 次 /2 d；1～3 月，2次/1周；3月以后，2次/1月。

2.5 监测数据的采集、整理及数据的处理

（1）现场记录使用统一制定的标准格式，内容应填写齐全，字迹清楚，不得涂改、擦改和转抄。凡划改的数字和超限划去的成果，均应本人签名并注明原因和重测结果所在的页数，保留原始资料，并按要求进行签字、计算、复核。

（2）需现场计算的检核数据要当场完成，避免返测而耽误工期。现场记录采用电子记录手薄，观测各项限差都已经设定，可避免人为计算错误。

（3）根据不同原理的仪器和不同的采集方法，采取相应的检查和鉴定手段，包括严格遵守操作规程、定期检查维护监测系统，加强上岗人员的培训工作等内容。

（4）误差产生的原因及检验方法：误差产生主要有系统误差、过失误差、偶然误差等，对测量产生的各种误差采用对比检验、统计检验等方法进行检验。

（5）监测结果的分析、处理：对监测数据及时进行处理和反馈，预测围岩、结构和支护状态的稳定性，把握施工对邻近建筑物的影响，提出施工参数的调整意见，确保工程的顺利施工。监测工作应分阶段、分工序对测量结果进行总结和分析。

（6）监测数据的处理，采用土木工程监测处理软件系统对监测数据进行集中管理。计算变化量、累计变化、变化速率、统计、分析，形成时程图和断面分布图，整理监测数据以规范的格式输出到Excel表格中。

3 监测质量控制

（1）在人员进场并且组建了现场管理机构后须进行监测方案的交底，组织监测人员熟悉监测方案，根据工程施工进度计划编制施工监测组织和作业循环图标，监测工程项目程序要符合工程总进度计划和施工进度要求，要有与其协调平衡的措施，从设计到实际运行应有明确的质量标准和要求，以保证监测工程项目在设计基准期内具有规定的可靠度。

（2）在设计阶段通过必要的勘测、实验和研究得出参数，用于确定监测点布设位置、深度和数量。工程开始前还必须进行各种实验，确定合理的标准和仪器安装工艺参数，以确保能够满足设计和规范要求。在仪器安装埋设全过程中，必须对仪器传感元件、材料、设备工艺等进行连续性的检验，以保证他们的质量稳定性，这个阶段要做好安装记录。

（3）监测信息及时反馈工程各方，同时在日常的施工过程中加强对各项监测数据综合分析，找出产生原因并建议相应的对策，及时预测下道工序的影响，优化施工，切实达到信息化施工的目的，并与第三方监测数据相互印证，保证施工监测数据的可靠性。

（4）要实现测量内外业的一体化，提高监测数据处理的效率和可靠性以及监测数据反馈的及时性。

4 结论

地铁隧道监测是结合地铁隧道变形控制的实际情况进行的，具有较高的实用价值。随着经济的发展，越来越多的城市开始兴建地铁工程，地铁隧道在地质复杂、地下管道密集、交通繁忙的闹市中心，其监测的任务显得越来越重要，以保证隧道主体结构和周边环境的安全。监测内外业一体化的实现为地铁隧道监测系统积累了一定的经验，为今后地铁隧道监测的完善奠定了基础。

Discusses the Urban Subway Tunnel Monitoring Gauging Implementation Method

Zhang Suzheng

Stands～east take Chengdu subway 2 line first phase construction 23 sign section Shahe fort to stand the square station sector test diggingtunnelingas the example，accordingtothe sector tunnel construction monitor design requirements，does and strengthens the monitor work，according to real-time distortion data，in analysis judgement forecast project construction peripheral environment and building enclosure distortion situation，takes the effective action，achieves the control instruction project construction,protects the peripheral environment and the surrounding protection system’s goal，ensures the construction security.

subwaytunnel；shaft monitor；tunnel monitor;monitor control

U451

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1000-8136(2011)05-0044-03