地鐵車站下穿既有線隧道施工中的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

【摘要】本論文從地鐵車站下穿既有線隧道施工中的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的編制原則出發(fā)，系統(tǒng)闡述了地鐵車站下穿既有線隧道施工的方法，最后對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站，有線隧道，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)

一、前言

地鐵車站下穿既有線隧道施工中的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是保證工程質(zhì)量?jī)?yōu)劣的首要前提，工程質(zhì)量的優(yōu)劣不僅關(guān)系到施工單位的生存發(fā)展，而且還關(guān)系到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

二、地鐵車站下穿既有線隧道施工中的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的編制原則

1、系統(tǒng)性原則

所設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，并形成整體，測(cè)試的數(shù)據(jù)相互能進(jìn)行校核；運(yùn)用、發(fā)揮系統(tǒng)功效對(duì)路基進(jìn)行立體監(jiān)測(cè)，確保所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時(shí)；在施工工程中進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

2、可靠性原則

設(shè)計(jì)中采用的監(jiān)測(cè)手段是已基本成熟的方法；監(jiān)測(cè)中使用的監(jiān)測(cè)儀器均通過(guò)計(jì)量標(biāo)定且在有效期內(nèi)；在設(shè)計(jì)中對(duì)布設(shè)的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)。

3、與施工相結(jié)合原則

結(jié)合施工實(shí)際確定測(cè)試方法、監(jiān)測(cè)元件的種類、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的保護(hù)措施；結(jié)合施工實(shí)際調(diào)整監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)位置，盡量減少對(duì)施工質(zhì)量的影響；結(jié)合施工實(shí)際確定測(cè)試頻率。

4、經(jīng)濟(jì)合理原則

監(jiān)測(cè)方法的選擇，在安全、可靠的前提下結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)盡可能采用直觀、簡(jiǎn)單、有效的方法；監(jiān)測(cè)元件的選擇，在確保可靠的基礎(chǔ)上盡可能使用進(jìn)口儀器設(shè)備；監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，在確保全面、安全的前提下，合理利用監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間聯(lián)系，提高工作效率。

三、地鐵車站下穿既有線隧道施工的方法

1、既有線防護(hù)

專既有線柵欄進(jìn)行加固防護(hù)，并與鐵路派出所聯(lián)合制作警示牌。于進(jìn)出口新建鐵路安全崗?fù)ぃ⒃O(shè)立巡視小組，日夜監(jiān)控。

2、邊仰坡支護(hù)

對(duì)于線路右側(cè)臨近既有線施工過(guò)程避免大挖大刷，保持自上至下逐段分層開挖，保持邊仰坡穩(wěn)定。明洞土石方開挖前做好洞外的截水天溝等排水系統(tǒng)，截水天溝中線距邊、仰坡開挖線邊緣不小于5m，且每20m設(shè)置伸縮縫一道，天溝向排水方向?yàn)轫樒拢露炔恍∮?‰，天溝采用臨時(shí)噴護(hù)封閉。將地表水排除隧道范圍，防止水流沖刷邊仰坡坡面造成坍塌危害。

隧道出口段圍巖地質(zhì)條件較差，開挖前必須進(jìn)行中線、水平復(fù)測(cè)，確保準(zhǔn)確無(wú)誤。本隧道為Ⅴ級(jí)偏壓路塹式明洞，DK917+959～DK918+000起拱線上明挖，保留核心土，邊墻挖井，縱向拉槽施工，先墻后拱襯砌，縱向拉槽長(zhǎng)度不宜大于8m，然后施作防水層及回填。邊、仰坡坡比為1：0.75，邊墻采用開挖表層土質(zhì)采用挖掘機(jī)，當(dāng)深層遇到石質(zhì)，采用啄木鳥型挖機(jī)鉆挖后再用挖掘機(jī)開挖。邊、仰坡開挖完成后，人工清理坡面浮石，并適當(dāng)修正坡面，保證坡面平順。采用錨噴（網(wǎng)）加固，支護(hù)參數(shù)為：錨桿采用Φ22砂漿錨桿，L-4m，間距1.5×1.5m，梅花形布置，噴射砼采用15cm厚C30網(wǎng)噴砼，鋼筋網(wǎng)φ8，網(wǎng)格25×25cm。

3、套拱施工

采用套拱法和長(zhǎng)管棚預(yù)支護(hù)進(jìn)洞，具體作法如下：洞口開挖至起拱線，采用兩榀型鋼鋼架緊貼仰坡放置，縱向鋼筋連接，經(jīng)測(cè)量檢查，同隧道洞口開挖斷面一致后，與仰坡錨桿焊接固定，施作超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)，澆筑掛板混凝土固結(jié)，形成洞室輪廓。

4、超前大管棚支護(hù)

在套拱上施作管棚導(dǎo)向墻，每工作面三臺(tái)管棚鉆機(jī)分別施作管棚預(yù)支護(hù)，在前方形成保護(hù)棚圈，提前固結(jié)及加固開挖輪廓周邊土體，為暗洞開挖提供預(yù)支護(hù)。超前大管棚采用51根長(zhǎng)40m型號(hào)為φ108×6mm的熱軋無(wú)縫鋼管，接頭處采用絲扣連接，同一斷面內(nèi)接頭數(shù)量不得超過(guò)總鋼管數(shù)的50%。鋼管加工前端呈錐形，管壁四周鉆設(shè)φ10～φ16mm的注漿孔，孔間距15cm，呈梅花形布置，尾部預(yù)留不小于1.1m的不鉆孔止?jié){段。

四、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

1、系統(tǒng)框架

根據(jù)既有地鐵結(jié)構(gòu)變形預(yù)測(cè)分析的結(jié)果，決定對(duì)既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)沉降、道床沉降、兩走行軌高差及水平間距和結(jié)構(gòu)變形縫脹縮變化實(shí)施遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理與分析子系統(tǒng)構(gòu)成。

（一）、傳感器子系統(tǒng)用于獲得既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)

和軌道結(jié)構(gòu)的變形信息。其中靜力水準(zhǔn)儀用來(lái)監(jiān)測(cè)地鐵結(jié)構(gòu)的沉降，梁式傾斜儀用來(lái)監(jiān)測(cè)兩走行軌間高差，位移計(jì)用來(lái)監(jiān)測(cè)兩走行軌間水平距離，測(cè)縫計(jì)則用來(lái)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形縫脹縮變化。

（二）、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與傳輸子系統(tǒng)用于采集傳

感器傳來(lái)的信息，并通過(guò)傳輸線將數(shù)據(jù)傳輸給信息中心的數(shù)據(jù)管理與分析子系統(tǒng)。

（三）、數(shù)據(jù)管理與分析

子系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，得到所需要的圖、表，并利用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。

2、傳感器子系統(tǒng)

（一）、靜力水準(zhǔn)儀

地鐵隧道結(jié)構(gòu)沉降和道床沉降采用2RJ型電容式靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。它是一種用于測(cè)量多點(diǎn)相對(duì)沉降的高精密液位系統(tǒng)測(cè)量?jī)x，儀器由主體容器、連通管、電容傳感器等部分組成，一系列的傳感器均采用通液管連接，每一容器的液位由一精密振弦式傳感器測(cè)出，傳感器掛有自由浮筒，當(dāng)液位發(fā)生變化，浮筒的懸浮力即被傳感器感應(yīng)。在多點(diǎn)系統(tǒng)中，所有傳感器的垂直位移均是相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的，基準(zhǔn)點(diǎn)的垂直位移則是相對(duì)恒定的，或者是可用于其他人工觀測(cè)手段準(zhǔn)確確定的，以便能精確計(jì)算靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)各測(cè)點(diǎn)的沉降變化。

（二）、梁式傾斜儀

兩走行軌高差變化采用電解液式的梁式傾斜儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。該儀器由電解液傾角傳感器固定在剛性的金屬梁內(nèi)構(gòu)成，其原理是通過(guò)測(cè)量?jī)A斜儀中位于兩球形面間電解液的導(dǎo)電電阻測(cè)出傾角變化，并結(jié)合金屬梁的長(zhǎng)度通過(guò)計(jì)算得出兩走行軌的高差變化。

（三）、位移計(jì)

兩走行軌水平間距變化采用采用RW型電容式位移計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該電容感應(yīng)式位移計(jì)采用電容感應(yīng)原理，量測(cè)兩走行軌水平間距的變化。圖6（a）為安裝在軌道結(jié)構(gòu)上的位移計(jì)。

（四）、測(cè)縫計(jì)

既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)的變形縫、結(jié)構(gòu)與道床的裂縫均采用測(cè)縫計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)縫計(jì)原理與位移計(jì)原理相同。

3、數(shù)據(jù)管理與分析子系統(tǒng)

信息中心主控計(jì)算機(jī)接收到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，通過(guò)專業(yè)技術(shù)軟件進(jìn)行整理、計(jì)算和分析，并繪制各種表格及曲線。對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，信息中心通過(guò)公共網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降罔F建設(shè)公司、地鐵運(yùn)營(yíng)公司及其他相關(guān)單位，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳送，必要時(shí)進(jìn)行預(yù)警或發(fā)布警報(bào)。相關(guān)單位根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況，決定是否需要調(diào)整支護(hù)參數(shù)及采取相應(yīng)的變形控制措施，以實(shí)現(xiàn)地鐵結(jié)構(gòu)變形的動(dòng)態(tài)控制，確保結(jié)構(gòu)安全和運(yùn)營(yíng)正常。

4、基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)方法

在遠(yuǎn)離施工區(qū)域（60米外）不受施工、振動(dòng)影響的堅(jiān)實(shí)地方，開挖砌井將專用導(dǎo)線釘用混凝土澆搗密實(shí)，并設(shè)法保護(hù)。本次高程控制點(diǎn)的布設(shè)視監(jiān)測(cè)工程現(xiàn)場(chǎng)的具體情況而定。

5、沉降測(cè)量

（一）、測(cè)點(diǎn)埋設(shè)：

監(jiān)測(cè)點(diǎn)：采用2米直徑為10mm鋼釘直接深埋在軌道柵欄外側(cè)路基上，上口開挖用混凝土澆淘密實(shí)。

（二）、監(jiān)測(cè)方法

采用獨(dú)立水準(zhǔn)系，在不受施工影響且遠(yuǎn)離其他未穩(wěn)定的環(huán)境條件處各設(shè)置監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程是由通過(guò)水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)測(cè)定各監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程。采用天寶DINI電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)。

6、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)成果及分析

根據(jù)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，既有地鐵結(jié)構(gòu)變形縫脹縮、兩走行軌水平間距及橫向差異沉降無(wú)明顯變化，但隧道結(jié)構(gòu)沉降和道床沉降較大，變形縫特別是位于新建車站上方的變形縫2處結(jié)構(gòu)沉降最大，且變形縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)差異沉降非常明顯，而這正是遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)項(xiàng)目，表明施工前的結(jié)構(gòu)變形預(yù)測(cè)分析是準(zhǔn)確的，根據(jù)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)分析所制定的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方案也是非常合理的。

五、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)當(dāng)前地鐵車站下穿既有線隧道施工中的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的問(wèn)題等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行了粗略的分析和研究。綜上分析，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)工作的主要任務(wù)是運(yùn)用科學(xué)的方法，促進(jìn)工作的開展。

參考文獻(xiàn)

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