利用電子水準(zhǔn)儀和全站儀實現(xiàn)地鐵運營期的沉降監(jiān)測和收斂斷面監(jiān)測

潘軍杰,唐明峰,葉 飛

(1. 武漢楚航測控科技有限公司，湖北 武漢 430223; 2. 武漢天寶耐特科技有限公司，湖北 武漢 430223)

天寶測繪解決方案專欄

利用電子水準(zhǔn)儀和全站儀實現(xiàn)地鐵運營期的沉降監(jiān)測和收斂斷面監(jiān)測

潘軍杰1,唐明峰1,葉 飛2

(1. 武漢楚航測控科技有限公司，湖北 武漢 430223; 2. 武漢天寶耐特科技有限公司，湖北 武漢 430223)

地鐵已經(jīng)成為人們出行的主要交通工具，地鐵運營的安全與人們的生活息息相關(guān)。地鐵運營期監(jiān)測是地鐵長期健康監(jiān)測的重要組成和基礎(chǔ)工作，監(jiān)測隧道運營期的沉降和收斂斷面變化規(guī)律，可為安全評估提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

本文主要研究地鐵運營期的沉降監(jiān)測和收斂斷面監(jiān)測的方法選擇、沉降監(jiān)測和收斂斷面布點、數(shù)據(jù)處理分析，以及分析變化量是否滿足安全運營標(biāo)準(zhǔn)或是否應(yīng)該警戒開展自動化測量及上報地鐵運營公司。

1 監(jiān)測方法選擇

1.1 沉降監(jiān)測方法選擇

本次沉降監(jiān)測外業(yè)選擇電子水準(zhǔn)儀測附合線路；內(nèi)業(yè)使用中鐵四院工程測量集成軟件SYADJ，計算沉降監(jiān)測點的高程，并通過分析高程變化，判斷隧道地鐵運營區(qū)間是否安全。選用的儀器型號為Trimble DINI03，其每千米往返測量中誤差為0.3 mm。

1.2 收斂斷面監(jiān)測方法選擇

地鐵運營期收斂斷面監(jiān)測沒有國家或行業(yè)規(guī)范，可參考高速鐵路建設(shè)期的圍巖監(jiān)控量測方案和建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范，表1為隧道開挖期間按位移速度確定的量測頻率。

表1 量測頻率(按位移速度)

根據(jù)表1可知，當(dāng)最小位移速度小于0.2 mm/d，監(jiān)測頻率為7 d一次，則量測7 d內(nèi)的最大變化量為1.4 mm，在此位移速度下，隧道區(qū)間處于安全狀態(tài)。

本文收斂斷面監(jiān)測方法采用Trimble S8全站儀(測角精度為1′，測距精度為1 mm+1×10-6D)和天寶TBC后處理軟件。用TBC后處理軟件將每個測站數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)點名、北東高數(shù)據(jù)格式，利用Office軟件計算每個邊長，對比幾次的數(shù)據(jù)分析變化，判斷地鐵運營期是否安全。

2 外業(yè)觀測

2.1 沉降監(jiān)測外業(yè)觀測

由于測量時間都在地鐵停運后的晚上，必須給2 m因瓦尺配燈帶或照明設(shè)備。

沉降監(jiān)測控制網(wǎng)建立的主要技術(shù)要求見表2。

表2 水準(zhǔn)觀測主要技術(shù)要求

若使用數(shù)字水準(zhǔn)儀與條碼尺，應(yīng)將有關(guān)參數(shù)、限差預(yù)先輸入，并按自動觀測模式順序操作。由往測轉(zhuǎn)向返測時，兩根標(biāo)尺必須互換位置，并應(yīng)重新整置儀器。

2.2 收斂斷面外業(yè)觀測

全站儀架站點到1#、3#、5#的測距都在5 m以內(nèi)，最短測距為1.81 m，而全站儀在近距離測量中，i角和2c值都比較大，因此必須采用盤左盤右觀測取均值。外業(yè)采用不量儀高極坐標(biāo)法設(shè)站，建站完畢，盤左依次觀測1#、3#、5#點，盤右依次觀測5#、3#、1#點，測量完畢保存數(shù)據(jù)，進(jìn)行下個斷面測量。外業(yè)測量全站儀十字絲中心一定要與反射片幾何中心重合。天頂3#點不能肉眼觀測瞄準(zhǔn)，可用激光指示進(jìn)行瞄準(zhǔn)輔助，測量時關(guān)閉激光指示。

3 數(shù)據(jù)處理及報告

3.1 沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理采用中鐵四院工程測量集成軟件SYADJ，數(shù)據(jù)平差處理需達(dá)到表3的各項指標(biāo)要求。

表3 沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)指標(biāo)指標(biāo)

3.2 沉降監(jiān)測報告

沉降觀測數(shù)據(jù)警戒值見表4，單次觀測數(shù)據(jù)達(dá)2 mm或每天變化量超0.4 mm應(yīng)進(jìn)行密切關(guān)注，并及時匯報。

表4 沉降監(jiān)測預(yù)警值

在觀測過程中，如有隧道附近地表荷載突然增減、隧道內(nèi)滲漏水突然加劇、隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常裂縫等情況，均應(yīng)建議采取相應(yīng)措施，必要時增加觀測次數(shù)。當(dāng)隧道突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴(yán)重裂縫時，應(yīng)立即上報，按照5～10 m加密沉降觀測點，期次可由3個月一次增加到3～7 d一次。必要時采用遠(yuǎn)程控制自動化監(jiān)測系統(tǒng)，達(dá)到持續(xù)實時監(jiān)測、確保運營安全的目的。

提交報告格式見表5。

3.3 收斂斷面數(shù)據(jù)處理

表5 階段性沉降監(jiān)測報告

斷面收斂觀測數(shù)據(jù)警戒值見表6,單次觀測數(shù)據(jù)達(dá)到5 mm或每天變化量超過0.4 mm應(yīng)進(jìn)行密切關(guān)注，并及時匯報。

表6 收斂斷面監(jiān)測警戒值

在觀測過程中，如有隧道附近地表荷載突然增減、隧道內(nèi)滲漏水突然加劇、隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常裂縫等情況，均應(yīng)建議采取相應(yīng)措施，必要時增加觀測次數(shù)。當(dāng)隧道突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴(yán)重裂縫時，應(yīng)立即上報，可按照5～30 m加密斷面，必要時采用遠(yuǎn)程控制自動化監(jiān)測系統(tǒng)，達(dá)到持續(xù)實時監(jiān)測、確保運營安全的目的。如達(dá)到下列情況時，應(yīng)采取相應(yīng)措施：①圓形預(yù)制管片結(jié)構(gòu)管片環(huán)收斂累計達(dá)到30 mm時，應(yīng)向業(yè)主匯報，建議加密觀測，采用遠(yuǎn)程控制自動化監(jiān)測系統(tǒng)，必要時采取處理措施；②對于特殊區(qū)段(前期因施工誤差進(jìn)行線路和限界調(diào)整的區(qū)段)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，收斂值累計L≤10 mm，達(dá)到臨界值時應(yīng)立即處理。

4 結(jié) 語

采用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行地鐵運營期沉降監(jiān)測，采用全站儀測量收斂斷面，可滿足地鐵運營期監(jiān)測的監(jiān)測要求。

由于地鐵沿線施工比較多，很多監(jiān)測都是在已經(jīng)發(fā)生形變后通過測量的數(shù)據(jù)反映出來的，總是有其滯后性。因此需提前預(yù)判可能會出現(xiàn)的問題，通過近一年的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析發(fā)生形變的區(qū)間，地鐵沿線50 m范圍內(nèi)的基坑開挖、地上堆載及穿越沙土地帶的土壤含水量等都是誘發(fā)應(yīng)力源。應(yīng)該白天沿線巡視，發(fā)現(xiàn)開挖堆載區(qū)域等要拍照做好記錄，晚上巡視和測量時應(yīng)對此區(qū)間特別留意。