地铁运营期结构长期监测技术探讨

林家海

(南昌轨道交通集团有限公司运营分公司，江西 南昌 330038)

地铁工程为城市重点工程项目，在地铁隧道运营期间，因隧道结构形式，水文地质环境、周边施工及列车荷载等因素，其隧道结构通常会发生形变，严重时则影响运营安全。为了及时掌握地铁结构的变形情况，选择代表性部位进行沉降、收敛等变形监测，对变形较大的地段及时采取适当的补救措施，对保证地铁安全运营和长期节约维修成本具有重要的意义。

1 监测要求

1.1 监测内容

长期监测属于普查性监测，监测内容因地铁结构形式、地质情况及外部影响特点有所差异，对于盾构隧道通常包含道床沉降监测及管环的收敛监测，对于箱涵式矩形隧道主要实施沉降监测。在已发现的结构病害严重区域或外部影响较为明显的区域一般要求施测隧道结构的水平位移。

1.2 监测点密度

1） 盾构隧道沉降监测点密度宜为6-20 米间隔，对于收敛监测建议为5 环间隔。地下车站道床区域宜每30-50米布设沉降监测点，道岔区域应加密布设；2） 矩形隧道要求在矩形结构拼接缝两侧1-5 米位移布设沉降监测点以监测差异沉降量，如单节矩形段长度超出40 米，宜在矩形段中心位置加密布设监测点；3） 明挖结构（车站、风井、盾构井） 与区间隧道交界处、隧道与联络通道处等的差异沉降。

1.3 监测频率

根据城市轨道交通相关规范及实际运营管理经验，地铁运营期结构长期变形监测采用近期、远期结合的方式进行。通常在全部施工完成后通车运营前完成监测初始值测量，正常情况下运营后的第1年每季度监测一次，运营后第2年每半年监测一次、两年以后每年监测一次，具体监测周期应根据实际结构稳定状态确定。

2 监测方法

2.1 沉降监测

1） 高程基准，基准点是维系沉降监测的高精度基准，通常以基岩水准点形式布设地铁线路周边稳定区域。考虑到地铁车站结构含深桩基础，为便于日常监测工作的开展，工作基点可布设在地下车站内，为保证工作基点高程值的稳定可靠，应定期进行基准网复测并进行沉降基准点稳定性检验；2） 沉降监测方法，沉降监测以常规几何水准为主，监测精度要求为高程中误差±0.5mm，相邻监测点高差中误差±0.3mm。考虑到单个区间隧道较长，一般按照一等水准精度要求实施测量。

2.2 收敛监测

收敛监测主要监测水平收敛，通常采用固定测线法，精度要求约1mm。监测可采用的仪器方法有全站仪解析测量法和收敛计测量法，可采用多测回方式提供收敛监测精度。

2.3 水平位移监测

1） 控制测量，地铁单线区间隧道长度通常为1 公里左右，水平位移测量前应先进行平面基准传递，可采用的方法有精密导线（一级导线） 或CP3 控制网；2） 位移监测，位移监测通常采用全站仪极坐标法直接测量位移监测点的三维坐标。宜采用精度高且具有自动照准功能的全站仪，可避免人为照准误差，显著提高坐标测量精度。

3 相关问题及应对方法

3.1 监测数据时效性不足

当前监测施工主要利用地铁运营天窗期，对于隧道变形病害严重区域或外部施工影响风险等级较高区域，而人工监测对变形结果的反馈往往较为滞后，不能满足对地铁结构设施的安全管控要求。应细化监测管理细则，明确自动化监测技术方法及启用条件，对重点区域纳入自动化监测，解决监测时效性问题。

3.2 监测空间覆盖面不够

当前地铁监测均采用抽样式监测，因盾构隧道管环具有一定的独立性，采用抽样式监测仅能反映当前环的收敛状态，对于其他未抽检的管环其形变状态是无法准确掌握的，存在监测覆盖面不足。应采用三维激光扫描技术，全面无缝获取整个隧道的点云数据，可分析任意环的收敛、错台、椭圆度等信息。

3.3 非全生命周期监测

当前运营期监测基本是在运营接管后才进行的，在隧道铺轨完成至运营接管期间通常存在半年左右的监测空白时间，将期间的隧道形变量纳入到运营期监测中才能掌握隧道建成后的全部形变状态。建设单位应将铺轨后期间纳入施工监测范围，同时向完整交接施工期监测数据。

4 结语

地铁结构设施为基础设施，监测工作的成功与否是确保地铁运营安全预测预报的重要因素之一，监测数据不仅精度要求高而且必须有高度的可靠性，为地铁的安全运营提供技术参数和决策依据。相信随着自动化监测、基于轨道的移动三维扫描检测、信息化监测管控技术的发展及应用，地铁结构安全保障工作将更上一个台阶。