隧道豎向位移監測精度淺析

楊愛琴

（甘肅工業職業技術學院， 甘肅 天水 741025）

1 工程概況及監測重難點

臺州市域鐵路S1 線一期土建工程一工區包含1 個中心停車場、出入線路基、正線路基和羊頭山隧道；羊頭山隧道位于中心停車場至臺州中心站區間隧道，全長854m，其中674m 為單洞雙線隧道，180m 為單洞單線隧道。該隧道采用采用礦山法施工方案。

羊頭山隧道與杭紹臺鐵路下北山隧道并行，位于杭紹臺鐵路隧道側下方，兩隧道最小水平間距12.45m，最小垂直距離2.46m。根據《杭紹臺鐵路與市域S1 線下北山隧道并行施工階段技術方案專家評審會會議紀要》，為保證兩隧道并行施工過程中的安全和質量，杭紹臺鐵路隧道二襯必須滯后S1 線掌子面50m，兩隧道掌子面必須保持30m 距離。針對以上重難點，會議要求杭紹臺下山北隧道需增加B類監測項目，同時羊頭山隧道施工監測過程中應加強杭紹臺鐵路聯系和協調、監測數據共享、實時信息反饋，修正支護參數，如若水平及豎向位移超過警戒值，應及時采取有效措施應對，確保施工過程中建構筑物及隧道的安全。

2 豎向位移監測網布設

豎向位移監測網的網點，宜分為基準點、工作基點和變形觀測點。變形監測網應由基準點、工作基點和變形監測點組成，基準點和工作基點組成控制網。變形監測網應每次監測時聯測布設的工作基點，采用閉合往返、附合或環線閉合路線。利用已有高程控制點（3 個以上）作為基準點，新布設水準點作為工作基點，共同構成豎向位移控制網。

3 豎向位移監測控制點布設及保護要求

（1）豎向位移監測控制網宜與臺州市域鐵路S1 線軌道交通工程高程系統一致。

（2）豎向位移監測控制網一般布設成閉合、附和水準路線或結點水準網。

（3）豎向位移監測控制網基準點應不少于3 個，可以埋設在變形區域外的基巖露頭上、密實的砂卵石層或原狀土層中、或者穩固建筑物的墻上。條件有限制時，也可在變形區內選擇符合規范埋深的深層金屬管作為基準點，但是金屬管底應在變形影響深度以下。

（4）當監測工程距離基準點較遠時，必須布設工作基點。

（5）在工程施工前必須布設好基準點和工作基，并將其埋設在相對穩定土層內或布設于高層建筑的結構上，經觀測確定穩定后再使用；工作基點由基準點引測，根據現場實際情況，布設于距基坑4 倍開挖深度（施工影響范圍以外的穩定區域）以外且不小于50m，數量不少于3 個。

4 豎向位移監測方法及精度

4.1 豎向位移監測方法及主要技術指標

豎向位移監測網的網點一般分為基準點、工作基點和變形觀測點。變形監測網應由基準點、工作基點和變形監測點組成，基準點和工作基點組成控制網。豎向位移監測采用幾何水準測量方法，按照《軌道交通工程測量規范》（GB50308-2017）中變形監測Ⅰ、Ⅱ等網的技術指標執行，并將所有工作基點與線路一起進行測量和誤差改正。

4.2 監測精度要求

結合工程監測項目中豎向位移監測點坐標中誤差和豎向位移控制值的要求，根據《城市軌道交通工程測量規范》（GB50308-2017），工程監測等級應滿足一級對應的技術要求。

4.3 數據處理及檢測精度評定

1）成果驗算

日常沉降監測完成后，應進行測量成果驗算，確認往返測閉合差、環線閉合差、附合線路閉合差、每千米偶然中誤差、每千米全中誤差是否超限，如果超限應分析原因，對存在疑問的測段進行重測。

2）平差及精度評定

各項限差驗算滿足“規范”要求后，將測量成果輸平差軟件中進行水準網平差。平差時以測站定權，先驗單位權中誤差取規范要求的測站中誤差±0.15mm。

平差后對成果精度進行評定，主要精度評定指標為：平差后單位權中誤差即平差后測站中誤差、監測點高程中誤差、相鄰工作基點高差中誤差。

5 豎向位移監測精度分析

在施工期間，豎向位移的監控結果除以報表形式向有關單位上報外，監控人員還必須對監控的結果進行及時分析與處理，及時完成沉降曲線圖的繪制，同時對監測結果進行回歸分析，并計算沉降預測量。

1）在施工過程中的不同施工階段，監控量測員就應將量測結果及時繪制成地面沉降曲線（散點圖）。同時，在圖上應標注量測結果所對應的施工工序，以便直觀了解變位隨施工的變化情況，用來檢驗各施工階段安排是否合理，工序安排是否緊湊。

2）為了預測沉降趨勢和最終沉降量，用來判斷圍巖和支護結構的穩定性，還要根據沉降曲線圖的形狀，選擇擬合較好的函數進行回歸分析。

回歸分析時應注意：

1）回歸分析必須具備足夠的數據，故經過一個月的連續測試以后方可進行。

2）回歸分析時，還應考慮開挖造成的位移突變和臺階的影響。

①首先繪制時間——位移曲線（散點圖）和距離——位移曲線圖。

圖2 曲線圖

②然后，只有當時間——位移曲線趨于平緩時，就可選取合適的函數形式進行回歸分析。

③如上圖2 所示圖中，正常曲線反映了位移隨時間的變化量和距掌子面距離的前推進趨勢逐漸穩定，表明圍巖處于穩固狀態，支護系統有效且可靠；而反常曲線則出現了反常的急劇增長現象，表明圍巖和支護已經處于不穩定的狀態。此時應立即采取措施，施工中應減少對圍巖的擾動，加強對拱腳的處理，及時施作仰拱，地質條件差并有涌水時，應采取地面預注漿或洞內環形固結注漿，同時加強監視，必要時應立即停止開挖，并進行施工處理。