信息化測繪條件下的地鐵施工監測方法探討

摘 要：隨著我國經濟社會的發展和城市化進程的加快，地鐵工程已經成為緩解城市交通壓力，解決城市交通擁堵問題的首選的軌道交通工具。在地鐵建設過程中，安全監測具有重要的作用，它是保障地鐵安全施工的重要手段。本文闡述了信息化測繪條件下的地鐵施工監測的內涵，對地鐵施工監測方法以及信息管理與反饋機制等進行了探究，以期為提升地鐵建設各相關單位安全監測的信息化和管理水平提供一定的借鑒。

關鍵詞：信息化測繪；地鐵施工監測；方法；信息管理

隨著我國經濟社會的發展和城市化進程的加快，地鐵工程已經成為緩解城市交通壓力，解決城市交通擁堵問題的首選的軌道交通工具。在地鐵建設過程中，由于環境影響，可能會產生位移、沉降、變形等工程事故，因此，安全監測具有重要的作用，它是保障地鐵安全施工的重要手段。目前在地鐵施工中安全監測具有監測點、監測項目眾多，監測周期長等特點，建立一個統籌監測數據的信息化管理系統，可以及時掌握支護結構變化和周圍環境條件的變化，達到預警和輔助決策的效果，有效提升地鐵建設各相關單位安全監測的信息化和管理水平。

一、地鐵施工安全監測的內容

地鐵施工作為一項系統工程，為了保障安全施工，要對多個項目指標進行安全監測，并結合各項指標數據來對地鐵安全狀況做出客觀、全面、合理的評判。地鐵施工監測的對象主要有車站基坑、支護結構樁頂部水平位移、線路區間隧道、土體側向變形、區間豎井、周邊及沿線的主要建（構）筑物的沉降、支撐立柱沉降、道路及地表沉降、錨桿拉力、支撐軸力、地下水位等內容。在地鐵工程施工中，對項目進行安全監測時，要根據監測對象的特點、工程監測等級、工程影響分區、設計及施工的要求來合理進行確定。

二、地鐵施工安全監測方法

（一）水平位移監測

在地鐵施工過程中，應用明挖法或蓋挖法對車站進行施工時，主要對支護粧、邊坡頂部水平位移和立柱結構水平位移等進行監測，采用盾構法對區間進行施工時，主要監測管片結構水平位移項目。水平位移監測點主要分為三種，分別是基準點、工作基點和變形監測點，其中水平位移監測的控制點為基準點和工作基點，他們共同組成首級控制網。水平位移監測一般遵循基準點——監測控制點（工作基點）——水平位移監測點的觀測原則，在監測前要對首級網的穩定性進行檢查。監測控制點一般會布設于基坑周圍相對穩定的地方，作為水平位移監測工作基點，而基準點一般設在施工影響范圍外，通過它的布設來檢查和恢復工作基點的穩定性。

水平位移監測點的觀測，一般用自由設站或在工作基點上設站，通過極坐標法來觀測監測點。在觀測基坑支護結構頂部的水平位移時，按照《建筑物變形測量規程》的二級精度進行，與此同時也要對監測點在垂直于基坑邊墻方向上的變化進行監測，視線長度控制在≤300m，控制測量以全站儀導線測量等形式開展。在監測時，要采集三次監測點的初值合格后取平均值。具體做法是采用在基坑支護結構的冠頂梁上鉆孔，埋設鋼筋觀測墩的形式來布設監測點，在墩頂部布設強制對中螺栓和棱鏡整平鋼板，通過反射棱鏡監測目標，并以后方交會法結合導線測量法來檢查水平位移監測工作基點的穩定性。

（二）豎向位移監測

在地鐵工程施工過程中，豎向位移監測是施工安全監測的主要形式，它為地鐵施工安全提供了最重要的監測數據，它具有監測成本較低、監測方式簡單、靈活的特點。豎向位移監測包括項目種類眾多，在采用不同施工方法時，監測項目也不盡相同。在采用明挖法施工時，豎向位移監測主要包括支護墻、立柱結構豎向位移、坑底隆起、地表沉降、止體分層豎向位移、邊坡頂部豎向位移等；在采用盾構法施工的區間，監測項目包括管片結構豎向位移、土體分層豎向位移以及地表沉降。采用礦山法施工時，監測項目包括初期支護結構拱頂沉降、隧道拱腳豎向位移、止體分層豎向位移、中柱結構豎向位移等；工程周邊環境監測時，監測項目包括建（構）筑物堅向位移、路基路面豎向位移、地下管線豎向位移、初期支護結構底板豎向位移、地表沉降等。

豎向位移監測主要以二等水準測量的方式進行，豎向位移監測方法主要包括：幾何水準測量、電磁波測距三角髙程測量和靜力水準測量等方法。沉降監測控制網要布設成閉合、附合或結點網，高程控制點要大于等于3個，同時要量測出每次儀器的安置位置，并用紅油漆在地面做出標記。以建（構）筑沉降監測為例，它作為一種垂直位移的變形觀測，采用的監測方法一般為在基坑支護結構上和建筑物體結構上埋設變形觀測點，并以照建（構）筑場地地形、地質條件以及對垂直位移變形觀測的精度要求為依據，對控制網點進行合理布設?；鶞庶c和工作基點是沉降監測控制網的控制點，其中沉降監測基準點要選擇具有良好的通視條件、地基堅實穩定、能夠使標石得到長期保存與觀測的地方進行布設；而工作基點要布設在與觀測目標位置較近且便于聯測觀測點的穩定的地方。建（構）筑物沉降監測監控對象是基坑邊緣以外3倍開挖深度范圍內需要保護的建（構）筑物。建（構）筑沉降監測點布設要不影響建筑物的外觀，避開有礙設標與觀測的障礙物，其原則與方法具體為：在地鐵施工過程中，建（構）筑物的豎向位移監測點的選取一般位于建（構）筑物四角的柱基、不同地基分界處、建（構）筑物不同結構的分界處、變形縫、開裂處的兩側等部位，且構筑物一般都要大于等于4點。構（建）筑物沉降觀測時，要采用閉合線路或附合線路觀測周圍的各建筑（構）物沉降點或支點觀測，以水準控制線路測出的各控制點高程數據為依據，進行兩次支點觀測，在監測過程中也應當做到變形監測中的四個不變原則，即每次觀測人員、儀器固定按相同的觀測路線進行，做到監測方式不變、儀器不變、監測環境和人員不變，且支點站數要小于等二兩站。

（三）其他監測

除水平、豎向位移監測外，還有很多其他監測項目如：傾斜、凈空收斂、地下水位和孔隙水壓力、各種力學監測和裂縫等。傾斜監測是利用測斜儀對支護墻體、土體的深層水平位移監測，通過測量支護結構中特別套管的變形來獲得基坑支護結構體在不同深度的各點向基坑內不同深度的水平位移的變化數據。通常傾斜監測采用同一豎直方向上布設幾個水平位移監測點的方式進行測量。凈空收斂分為豎井井壁支護結構、隧道管片結構、初期支護結構的凈空收斂，它作為側壁間的相對位移，直接反映了支護結構變形和穩定情況。凈空收斂一般采用接觸和非接觸兩種方式進行測量。地下水位和孔巧水壓力是運用觀測地下水位的變化來進行施工監測的一種方法，它利用地下水對車站基坑安全的影響來布設區域水位孔，利用降水井監測坑內水位。力學監測包括結構應力、支撐軸力、錯桿拉力、隧道圍巖拉力等等，它是幾何位移監測的重要補充，一般采用應變計、軸力計和鋼筋應力計等進行監測。裂縫監測方法一般是采用裂縫計或游標卡尺等測量縫隙長度和寬度變化，從而獲得裂縫情況的監測數據。以上這些監測方式相對簡單，數據處理也比較容易。

三、結語

在地鐵建設過程中，安全監測具有重要的作用，它是保障地鐵安全施工的重要手段。在信息化測繪條件下，建立一個完善的地鐵施工監測信息系統，通過監測系統可以及時了解監測對象的狀態、穩定程度和變形情況，及時修正設計參數，優化施工工藝，變更施工方法，為以后地鐵施工及規范修改提供參考。

參考文獻：

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作者簡介：劉玉強（1980-），男，寧夏固原人，本科，中鐵第六勘察設計院集團有限公司隧道設計分公司工程師，主要研究地鐵測繪方面。