城市地铁保护监测方案研究

邱友根

南昌轨道交通集团有限公司 江西 南昌 330000

在临近地铁范围的工程施工过程中，很可能会对地铁隧道结构产生影响，从而危及地铁的安全运营，因此，对既有的地铁隧道进行变形监测和保护是保证地铁正常运营的有效方式之一。在对地铁进行保护监测的过程中，明确监测对象、监测范围、监测点布置，掌握地铁隧道沉降和收敛变形情况显得尤为重要。因此，针对某一上跨地铁隧道的工程来探讨对地铁进行保护监测有着重要的现实意义。

一、项目工程概况

牛行水厂二期浑水管工程拟对红谷滩部分区域进行开挖，埋设DN1200PCCP管，其中涉及春晖路至飞虹路区间的凤凰中大道段的开挖位于已运营的南昌地铁1号线的正上方。该段现状地面标高19－20米，在开挖施工过程中主要分为三部分的开挖分别为：砂垫层开挖0.2米、PCCP管层开挖1.2米、管顶覆土层开挖2.0米，总计开挖深度为3.4米。

工程施工区域对地铁隧道有着一定的影响，其主要表现在：影响区域为庐山南大道站－绿茵路站上行线及下行线K7＋300～K7＋600范围，涉及盾构环号为120－360环；庐山南大道站－绿茵路站上行线及下行线K7＋300～K7＋600范围的盾构环号为120－360环，地铁轨面高程约为3.3－4.8米。盾构环的纵向直径约4.8米、横向直径约5.4米，盾构环厚度0.3米。故盾构顶的高程约为8.4－9.9米。牛行水厂二期浑水管工程开挖最深处的高程约为15.6－16.6米。两者相距最短距离约5.7米。当前相应的隧道结构有一定的沉降及收敛变形异常。

二、地铁保护监测的必要性

根据本项目基坑与地铁结构的位置关系，可判断牛行水厂二期浑水管工程的施工处于对地铁1号线一般影响区，接近程度为非常接近，故外部作业影响等级划分为一级。根据《南昌市轨道交通条例》、南昌地铁保护相关规定，应在外部开挖施工期间应对地铁1号线结构实施监测。通过监测，掌握在该项目施工过程中对地铁结构的影响变化，为建设方及管理方提供及时可靠的数据和信息，评定项目施工对既地铁结构的影响，为及时判断既有线路的结构安全提供依据，对可能发生的事故提供及时、准确的预报，使有关各方有时间做出反应，保障地铁结构安全。

三、地铁保护监测方法

1、监测范围及项目。在本项目中，由于项目施工与地铁隧道结构非常接近，因此，需要明确其监测范围及监测项目。本项目中对地铁结构的监测范围主要是地铁1号线庐山南大道站－绿茵路站上行线及下行线K7＋300～K7＋600范围，涉及盾构环号为120－360环。监测的项目主要是隧道道床沉降监测以及盾构隧道水平收敛及垂直收敛监测。此外，还要对监测的周期进行明确，由于牛行水厂二期浑水管工程在南昌地铁1号线保护区范围内施工周期为三周，故整个监测周期也为三周。施工前进行1次初始值测量，施工期间按照3次/1周频率进行监测，施工期间共计测量11次，施工结束一定时间后，再对监测一次。

2、监测点的布置。地铁1号线庐山南大道站－绿茵路站上行线及下行线K7＋300～K7＋600范围，盾构环号为120－360环。每5环布设一监测点组，每组含1个道床沉降监测点、2条收敛测线(水平及垂直方向)。如图所示：

收敛监测点的布设过程中，水平收敛监测布设时借助水平尺、投线仪等仪器进行监测点位置选取，使监测点布设位置靠近隧道腰部。监测点采用Leica反射片黏贴在管片内壁。收敛监测采用全站仪以非接触方式进行，仪器设站点采用与收敛点位于同一断面上的道床沉降监测点，在隧道前进方向左侧高于地面点约1.5米管片上刻“十”字型标志作为设站定向点。

沉降监测点的布设过程中，隧道内道床上垂直位移监测点采用顶部呈半球型的不锈钢膨胀螺栓为标志，统一规格，用钻孔机引孔用混凝土填充后打入道床轨枕内，一般布设在轨道中心线上。监测点一般布设在道床中心，有浮置板道床或中间有排水沟的布点在隧道前进方向右侧结构上(不得破坏其他设施设备)。

3、沉降监测。本项目采用精密水准方式进行沉降监测。根据《城市轨道交通工程测量规范》(GB50308－2008)规定，将误差控制在合理范围内。在监测点变形稳定性方面，如果相邻两期监测点的变形分析通过比较相邻两期的最大变形量与极限误差(取两倍中误差)来进行，当变形量小于极限误差时，可认为该监测点在这两个周期内没有变形或变形不显著；如果对多期变形监测成果，当相邻周期变形量小，但多期呈现出明显的变化趋势时，可视为本期有变形趋缓。并通过绘制变形分布曲线图、变形量历时图，对监测数据的变化规律、影响范围进行变形趋势分析。

4、收敛监测。本项目隧道收敛监测采用“高精度全站仪＋反射片”固定测线收敛监测方法。采用高站仪固定设站点，分别测量每个断面两侧腰线的同组收敛监测点，获得监测点的相对三维坐标，计算该收敛测线长度。在监测点变形稳定性方面，如果相邻两期监测点的变形分析通过比较相邻两期的最大变形量与极限误差(取两倍中误差，中误差取收敛估算精度0.75 mm)来进行，当变形量小于极限误差时，可认为该监测点在这两个周期内没有变形或变形不显著。如果对多期变形监测成果，当相邻周期变形量小，但多期呈现出明显的变化趋势时，应视为本期有变形趋缓。并通过绘制变形分布曲线图、变形量历时图，对监测数据的变化规律、影响范围进行变形趋势分析。

四、监测成果分析

监测项目 累计变形量预警值 报警值道床沉降监测 4.0 mm 6.0mm垂直收敛监测 4.0 mm 6.0 mm水平收敛监测 4.0 mm 6.0 mm

1、变形控制值。本次监测沉降、收敛变形控制值如下：2、监测分析。本项目监测初始值采集于2018年11月15日，截至2018年12月30日，监测成果显示：上行线隧道累计沉降量最大值为－1.2 mm，下行隧道累计沉降量最大值为＋1.1 mm，变形量不显著且无明显沉降变形趋势，隧道沉降点累计沉降量均没有超过预警值与报警值。

上行隧道水平收敛累计变化量最大值为＋2.2 mm，上行隧道垂直收敛累计变化量最大值为－2.5 mm；下行隧道水平收敛累计变化量最大值为＋2.0 mm，下行隧道垂直收敛累计变化量最大值为－2.6 mm。隧道水平收敛和垂直收敛均无明显变形趋势，隧道水平收敛测线和垂直收敛测线累计变化量均没有超过预警值与报警值。

结束语

综上所述，当一个工程临近地铁隧道结构，且可能会对其稳定性及运营安全产生影响的时候，就必须要对地铁进行保护和监测，以保证地铁的正常运营和项目的正常施工。在保护性监测过程中，相关人员必须要合理布置监测点，并采取适当的方法进行监测，保证监测数据的合理性，进而为地铁的正常运行提供有效的保护。