孟祥凱

摘? ? 要：現(xiàn)階段，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路的建設(shè)也十分迅速。地鐵盾構(gòu)穿過鐵路車站時(shí)，對(duì)于車站有著較大的影響范圍。本文首先對(duì)于工程概況進(jìn)行闡述，同時(shí)對(duì)于盾構(gòu)工程對(duì)鐵路車站變形影響情況進(jìn)行分析，最后對(duì)于相關(guān)的監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。希望通過本文，能夠?yàn)榈罔F盾構(gòu)穿過鐵路車站的變形監(jiān)測(cè)提供一些參考和幫助。

關(guān)鍵詞：地鐵盾構(gòu)施工;高速鐵路車站;變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

1? 引言

地鐵盾構(gòu)下穿滬寧高速鐵路常州站，對(duì)車站的影響范圍較大。首先，數(shù)值計(jì)算盾構(gòu)施工引起的高速鐵路結(jié)構(gòu)和附屬設(shè)施的變形;其次，高速鐵路控制保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)提出監(jiān)控測(cè)量的范圍、內(nèi)容和頻率，制定了監(jiān)控測(cè)量方案;最后，施工過程中依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)施工參數(shù)，采用了測(cè)量機(jī)器人實(shí)時(shí)了解動(dòng)態(tài)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，效果良好，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)完全可行并具有應(yīng)用推廣價(jià)值。

2? 工程概況

天津地鐵6號(hào)線工程?hào)|北起自大畢莊，南至水上東路，線路全長(zhǎng)31.772km，全線共設(shè)25座車站，設(shè)車輛段一座。本合同段為第12合同段，主要包括天泰路站、北運(yùn)河站2座車站以及南口路站～天泰路站～北運(yùn)河站～北竹林站等3個(gè)區(qū)間隧道盾構(gòu)工程。本合同段北運(yùn)河站采用明挖順做法施工，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約24.2m，采用1000mm厚地連墻，深度42m;端頭井基坑深25.7m，采用1200mm厚地連墻，深度45m。車站位于北運(yùn)河河道轉(zhuǎn)彎處，車站小里程端頭井側(cè)墻距離河堤岸最近距離74m，活塞風(fēng)井距離河堤岸最近距離約61m。因此車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻超深、超厚，車站主體結(jié)構(gòu)又距離北運(yùn)河道較近是本工程第一特點(diǎn)。

3? 地鐵盾構(gòu)穿越高速鐵路變形影響分析

高速鐵路行車對(duì)軌道不平順性要求嚴(yán)格，需嚴(yán)格控制地鐵盾構(gòu)工程所引起的鐵路沉降與變形以及對(duì)附屬建筑物的變形影響。因此需要對(duì)盾構(gòu)施工影響高速鐵路變形進(jìn)行理論分析和模擬計(jì)算，主要內(nèi)容為：①計(jì)算分析地鐵盾構(gòu)施工對(duì)高速鐵路的影響，評(píng)價(jià)軌道沉降與變形是否滿足鐵路安全運(yùn)營(yíng)要求，分析混凝土筏板與樁基的變形是否滿足安全要求，并提出鐵路安全保護(hù)措施與建議。②計(jì)算分析地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工對(duì)高速鐵路相關(guān)建構(gòu)筑物的影響，評(píng)價(jià)建構(gòu)筑物沉降與變形是否滿足安全要求，并提出保護(hù)措施與建議。③提出鐵路保護(hù)監(jiān)測(cè)要求。

4? 監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

4.1? 監(jiān)測(cè)頻率及范圍分析

在進(jìn)行盾構(gòu)工程的過程當(dāng)中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)對(duì)于監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行制定，并對(duì)于某些異常的情況變化以及較為特殊的工程狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)頻率的增加，在必要的情況下應(yīng)采取跟蹤監(jiān)測(cè)的方式來(lái)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)所獲得的結(jié)果應(yīng)及時(shí)向相關(guān)部門進(jìn)行上報(bào)。另外一方面，在盾構(gòu)工程施工的過程當(dāng)中，應(yīng)設(shè)立專門的工作人員來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行24h的巡視工作。

4.2? 監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

在對(duì)高速鐵路車站變形的監(jiān)測(cè)過程當(dāng)中，對(duì)于監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)的制定上應(yīng)建立在進(jìn)行周邊環(huán)境調(diào)查的前提條件下，根據(jù)該環(huán)境當(dāng)中所具備的安全程度和重要程度來(lái)對(duì)于監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估和制定，并充分考慮到產(chǎn)權(quán)單位的相關(guān)要求。本工程的監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)以設(shè)計(jì)文件中所要求的內(nèi)容為準(zhǔn)。

4.3? 自由測(cè)站監(jiān)測(cè)精度分析

自由測(cè)站監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要特點(diǎn)在于可對(duì)監(jiān)測(cè)精度進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整和控制，并能夠自動(dòng)的設(shè)置站點(diǎn)。通過利用自由測(cè)站監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠根據(jù)實(shí)際的監(jiān)測(cè)要求，并以監(jiān)測(cè)交匯次數(shù)及設(shè)站位置為依據(jù)，來(lái)對(duì)于監(jiān)測(cè)過程進(jìn)行控制，從而符合鐵路車站變形的監(jiān)測(cè)要求。因?yàn)樵诒O(jiān)測(cè)區(qū)域當(dāng)中通常會(huì)存在一定程度的施工干擾情況，在加上施工區(qū)域地質(zhì)情況不具備穩(wěn)定性，因此應(yīng)專門設(shè)置出科學(xué)合理的對(duì)應(yīng)該區(qū)域?qū)嶋H情況的平面位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。在具體的測(cè)量過程中，可利用精度非常高的機(jī)器人來(lái)進(jìn)行測(cè)量過程，可將測(cè)量精度控制在1mm以內(nèi)。

4.4? 三維自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

三維自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)于全站儀的驅(qū)動(dòng)來(lái)完成對(duì)于盾構(gòu)穿越區(qū)域的多次監(jiān)測(cè)，并在監(jiān)測(cè)的過程中，能夠?qū)τ谒械南薏顓?shù)進(jìn)行控制。首先將監(jiān)測(cè)的原始文件通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到服務(wù)器當(dāng)中，然后再將其從服務(wù)器轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，接著對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)中的文件進(jìn)行平差程序，最終能夠計(jì)算出監(jiān)測(cè)位置的具體坐標(biāo)。在得出坐標(biāo)后，可將其按照實(shí)踐順序進(jìn)行保存，接著三維自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)生成報(bào)表，通過電腦可對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)及報(bào)表進(jìn)行隨時(shí)的查詢。一旦監(jiān)測(cè)結(jié)果超過的時(shí)限，那么系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)行報(bào)警。

4.5? 實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)

全站儀三維自由設(shè)站法由于變形監(jiān)測(cè)區(qū)域不穩(wěn)定且環(huán)境復(fù)雜，因此基準(zhǔn)點(diǎn)或工作基點(diǎn)通常設(shè)置在距離變形監(jiān)測(cè)區(qū)域較遠(yuǎn)的相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域，從而限制了變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)，實(shí)際觀測(cè)中也易受到更多的誤差源影響。而全站儀自由設(shè)站法不需要在基準(zhǔn)點(diǎn)或工作基點(diǎn)上設(shè)站，可通過靈活的設(shè)站選擇來(lái)優(yōu)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)形，削弱誤差源的影響，有效提高控制網(wǎng)的可靠性和精度。自由設(shè)站三維整體平差函數(shù)模型三維整體平差的全站儀自由設(shè)站方法理論嚴(yán)密，將全站儀的直接觀測(cè)值（天頂距、斜距和水平方向值）作為原始數(shù)據(jù)建立觀測(cè)方程，從而得到誤差方程并依據(jù)最小二乘原理進(jìn)行求解。三維整體平差模型是一種對(duì)全站儀的水平方向值、天頂距和斜距進(jìn)行直接處理的平差函數(shù)模型。全站儀三維自由設(shè)站時(shí)，需后視不少于2個(gè)已知控制點(diǎn)，即已知值一般多于6個(gè)，而全站儀設(shè)站的未知值僅4個(gè)，故需采用最小二乘平差的方法來(lái)求解全站儀設(shè)站的未知參數(shù)。在實(shí)際進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，為確保成果的可靠性，已知控制點(diǎn)要多于2個(gè)，同時(shí)，為了實(shí)時(shí)的顯示監(jiān)測(cè)成果，必須實(shí)時(shí)解算。首先利用已知點(diǎn)坐標(biāo)，運(yùn)用最小二乘法計(jì)算設(shè)站點(diǎn)的坐標(biāo)（X，Y，Z）及定向角（T），然后便可利用極坐標(biāo)法計(jì)算出監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用自主研發(fā)的實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)，程序自動(dòng)驅(qū)動(dòng)LEICATM30全站儀完成多測(cè)回觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)可完成各項(xiàng)限差指標(biāo)控制。電子原始觀測(cè)文件通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器，在服務(wù)器端，將原始觀測(cè)數(shù)據(jù)存放至數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)密平差，得出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。將結(jié)果按時(shí)序存儲(chǔ)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成成果報(bào)表，客戶端可查詢監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和報(bào)表。當(dāng)監(jiān)測(cè)成果超限時(shí)系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)提醒報(bào)警。

5? 結(jié)語(yǔ)

在處于運(yùn)營(yíng)狀態(tài)之下的高速鐵路中進(jìn)行盾構(gòu)工程，在缺乏較為成熟的變形監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的前提條件下，在進(jìn)行盾構(gòu)工程監(jiān)測(cè)過程中，應(yīng)首先對(duì)盾構(gòu)工程對(duì)于高速鐵路所造成的影響進(jìn)行計(jì)算和分析，然后通過與鐵路保護(hù)措施中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容相結(jié)合，來(lái)對(duì)于變形監(jiān)測(cè)的方式、頻率、覆蓋范圍等方面進(jìn)行明確，并以此為依據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)出符合實(shí)際情況的合理監(jiān)測(cè)方案。另外，要積極的進(jìn)行使用三維自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)和三維自由設(shè)站監(jiān)測(cè)技術(shù)以及機(jī)器人監(jiān)測(cè)等等，通過對(duì)于這些監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用來(lái)獲得更加充分的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的推廣，從而幫助監(jiān)測(cè)工作能夠得到更加高效的開展。

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