地鐵變形監測技術流程探討

史國輝

摘 要：本文以地鐵施工變形監測為研究對象，全面闡述和探討了地鐵施工變形檢測技術及誤差控制方法，筆者詳細論述了地鐵施工變形監測的幾個環節，尤其著重探討了變形監測中的誤差來源及計算方法。全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞：地鐵施工 變形監測 誤差來源 垂直位移

中圖分類號：P258 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（b）-0063-02

地下鐵道在建設中及建成后因地質、地下水、地面建筑開發及本身結構負荷所造成隧道結構的沉降、位移、裂縫和傾斜等變形，某些地段可能會很嚴重，如不及時連續地進行長期自動變形監測，則難以即時發現和預報險情，將會造成嚴重后果。因此，地鐵的變形監測越來越成為地鐵開發與運營的重要保障，而且是長期的。

1 監測點的布設

目前地鐵隧道施工中，國內基本上采用的是盾構施工法，盾構施工中的變形基本上是垂直方向的位移。因此監測點的布設以垂直位移監測點為主，特別地方需布設水平位移監測點的，可以經甲方提出，布設水平位移監測點。

監測點的布設，在軸線方向上每隔5m布設一個監測點，軸線兩側在隧道底部一倍埋深范圍內如有建筑物或管線，可在這些建筑物或管線上布設監測點，監測點的密度基本上是每5～10m一個點，建筑物承重的柱子或墻面上，應布設監測點。

2 監測點的施放及高程監測工作點的布設

放樣監測點前，一般應在隧道貫通的區間內布設控制導線，導線方向應大致與地鐵方向一致，導線點的選擇應便于施放監測點。導線精度采用城市一級導線，高程監測工作點應布于軸線50m以外，通視良好、穩定的地方，工作點應定期檢核。

3 垂直位移監測點的觀測

3.1 監測的范圍及周期

一般情況下，在盾構切口的前方大約20m以及盾尾后方30m的范圍，都屬于每次觀測的范圍。當然，在某些地方，由于土層情況的影響，變形特別大，或者有變形大的建筑物和管線及重要建筑物，監測的范圍都要擴大，由于盾構不斷地向前施工，盾構后方產生變形的監測點越來越多，每次觀測都對這些點進行監測，不僅工作量大而且沒有必要。隨著盾構的向前施工，每次觀測點的選擇都隨著施工速度的快慢向盾構前方增加觀測點，而盾構后方一些趨于穩定的監測點則逐漸延長觀測周期。在盾構不間斷的施工中，一般盾構切口的前方大約20m以及盾尾后方30m的監測點應該每天至少觀測兩次，早晚各一次，在變形異常的情況下，應適當增加對變形異常點的觀測，盾構施工后方趨于穩定的觀測點應視工作進展情況及變形情況確定觀測周期。

3.2 垂直位移監測點的測量

由于水準測量每次觀測的監測點都比較集中，而且數量較多，因此用散點法測量是合適的，觀測起來也比較方便。每站觀測時，后視讀數應該在監測點觀測結束后，重新觀測后視，取兩次觀測的平均數作為后視讀數，以檢核后視并削弱溫度變化、儀器下沉等因素的影響。由于散點法觀測時，許多監測點的前后視距不等，因此i角的影響會非常大，如果每次監測時儀器的設站固定，計算出的每次沉降量會抵消i角的影響，所以每次測量時儀器架設都盡可能固定在同一個地方。當然，由于城市車流量大，障礙物多，經常會對監測造成干擾，在時間要求很緊的情況下，要求儀器每次固定架設地點是不可能的，所以儀器的i角使用前必須精確的校正。為了配合盾構的施工，應及時向施工方提供變形信息。觀測不能在最適宜的條件下進行，受溫度及周圍環境的影響往往很大，因此當相鄰兩次觀測條件相差很大時，計算出的沉降量誤差也會增大，特別是中午和早上的觀測成果，這種誤差在成果中反應很明顯，在變形特別異常的情況下，有時施工方會要求即使在中午也進行監測，這時的數據可以作為參考，早上觀測條件較好，所測出的數據可以作為累計沉降量的數值。

4 垂直位移監測點的誤差來源

用散點法進行高程測量時，誤差來源主要如圖1所示，這里主要闡述外界因素的影響和觀測誤差。

4.1 外界因素的影響

外界溫度的變化會引起儀器角的變化，有實驗結果表明，儀器周圍溫度每變化1℃，i角將平均變化約0.5″，有時甚至更大些。地鐵施工中的變形監測，觀測條件及時間是無法選擇的，則某一監測點受溫度影響引起的變形，為本次高差，為上次高差，中包含受溫度影響角變化引起的誤差為：

假設，某一監測點的前后視距差為15m，本次觀測時與上次觀測溫差為5℃，則i角的變化為由此引起的誤差為：

4.2 觀測誤差

4.2.1 水準儀置平誤差影響

一般來說水準管的置平精度為0.1，取置平精度為0.15C″，它對距儀器S米處的水準尺上的讀數影響為：

4.2.2 瞄準誤差的影響

望遠鏡的瞄準精度為，v為放大倍數，由此對距儀器S米處的水準尺上的讀數影響為：

5 地鐵變形監測的數據處理

地鐵沉降觀測工作中，由于監測點數量較多，如果手工計算數據，計算工作量大，易出現計算錯誤，而且施工單位一般都要求盡快提交監測報表，所以在上海某地鐵盾構施工監測工作現場，根據地鐵監測工作的特點，利用計算機專門編寫了地鐵沉降觀測記錄、計算程序，現場采集數據，內業處理時會自動打印每次的變形值及累計變形值，并打印軸線監測點的變形曲線圖，便于直觀地了解變形發展情況，得到了施工單位的肯定，為再次合作打下了良好的基礎。

6 結語

隨著國家經濟的快速的發展，城市建設的速度不斷加快，地鐵在許多城市規劃和建設中已被提到議事日程，對地鐵設計實施中的變形監測顯得尤為重要。本文通過一些實踐，編寫了地鐵實施中的監測計算程序，方法簡單，工效高，為同行能提供較好的參考和應用價值。

參考文獻

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