付俊峰

（中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,天津300308）

由于不同地層、不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型具有不同的沉降速率和沉降量，達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間各不相同，導(dǎo)致地鐵隧道產(chǎn)生差異沉降；地鐵車(chē)輛運(yùn)行帶來(lái)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和位移，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)緩慢變形，隨著運(yùn)行時(shí)間增加，結(jié)構(gòu)變形的長(zhǎng)期累積也須關(guān)注；另外，在地鐵周邊進(jìn)行施工作業(yè)、減少或增大地鐵周邊荷載、穿越地鐵既有線(xiàn)路等均會(huì)引起地鐵結(jié)構(gòu)的變形。這些變形一旦超過(guò)限度，就會(huì)影響地鐵的正常使用，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及地鐵結(jié)構(gòu)的安全；因此，開(kāi)展地鐵結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)非常有必要。

地鐵結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)包括道床沉降、道床水平位移、隧道結(jié)構(gòu)收斂等項(xiàng)目。地鐵道床監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期、周期性、高精度的工作，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)，分析比對(duì)道床結(jié)構(gòu)的沉降量、沉降差及沉降速度，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，判斷地鐵結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取相應(yīng)措施，對(duì)保證運(yùn)營(yíng)安全具有重要意義[1]。本文以洛陽(yáng)地鐵1號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)安路站—上海市場(chǎng)站區(qū)間左線(xiàn)為例，對(duì)道床沉降監(jiān)測(cè)進(jìn)行技術(shù)分析。

1 工程概況

長(zhǎng)安路站為地下二層島式車(chē)站，總長(zhǎng)309.7 m，標(biāo)準(zhǔn)段總寬19.70 m，標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深約17.23 m。上海市場(chǎng)站為地下二層島式車(chē)站，總長(zhǎng)275.6 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬21.20 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深16.61 m，為雙柱三跨矩形框架結(jié)構(gòu)。

區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，由長(zhǎng)安路站始發(fā)，上海市場(chǎng)站接收，左線(xiàn)隧道全長(zhǎng)525.728 m，左線(xiàn)長(zhǎng)鏈0.001 m。左右線(xiàn)間距14～15.5 m，最大縱坡1.772%。隧道結(jié)構(gòu)頂部最大覆土12.0 m，最小覆土9.8 m。

2 道床沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

2.1 點(diǎn)位布設(shè)

1）基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)。地鐵車(chē)站所處地質(zhì)條件較好，遇不良地質(zhì)皆進(jìn)行地基處理，可以將車(chē)站看作一個(gè)巨大的穩(wěn)定剛體；因此，可以選擇車(chē)站的鋪軌控制基標(biāo)或任意設(shè)站控制點(diǎn)作為沉降監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，也可以在車(chē)站按要求埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)均勻分布在車(chē)站范圍內(nèi)，數(shù)量應(yīng)不少于3個(gè)。

地鐵1號(hào)線(xiàn)鋪軌控制測(cè)量采用任意設(shè)站控制網(wǎng)測(cè)量方法，基準(zhǔn)點(diǎn)間距30～60 m，長(zhǎng)安路站總長(zhǎng)309.7 m，上海市場(chǎng)站總長(zhǎng)275.6 m，兩個(gè)車(chē)站左線(xiàn)靠側(cè)墻位置均布設(shè)CPIII點(diǎn)5個(gè)，選取靠近車(chē)站中間位置的3個(gè)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。

2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。車(chē)站、區(qū)間隧道平均每隔30 m布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，位于隧道道床面，在變形縫兩邊加密2個(gè)點(diǎn)位，在聯(lián)絡(luò)通道處加密4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，道岔區(qū)需在道岔理論中心、道岔前端、道岔后端等結(jié)構(gòu)部位各加密1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)[2]。長(zhǎng)安路站布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)12個(gè)，依次為Z04C01～Z04C11及Z04C11-1；區(qū)間共布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)19個(gè)，依次為Z04C11-2、Z04C12～Z04C28及Z04C28-1；上海市場(chǎng)站布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)11個(gè)，依次為Z04C28-2及Z05C01～Z05C10。（-*為加密點(diǎn)）。

2.2 主要技術(shù)要求

依據(jù)規(guī)范中有關(guān)變形監(jiān)測(cè)的要求并結(jié)合地鐵自身特點(diǎn)，為達(dá)到變形監(jiān)測(cè)精度標(biāo)準(zhǔn)，使用高精度的測(cè)量?jī)x器，按照變形監(jiān)測(cè)等級(jí)Ⅱ級(jí)技術(shù)要求，采用二等水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行作業(yè)[3～4]。

2.3 基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性分析

監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)處理應(yīng)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)和分析，將車(chē)站基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，形成附合或閉合水準(zhǔn)線(xiàn)路。往返較差、附合或環(huán)線(xiàn)閉合差滿(mǎn)足要求后，進(jìn)行平差計(jì)算。對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行兩兩分組，計(jì)算本期平差后的高差數(shù)據(jù)與初始值測(cè)量時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)之間平差后的高差數(shù)據(jù)之間的差值。當(dāng)計(jì)算的所有高差差值均不大于式（1）的限差時(shí)，認(rèn)為所有基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定。

式中：δ——高差差值限差，mm；

μ——對(duì)應(yīng)精度等級(jí)的測(cè)站高差中誤差，mm；

n——兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的觀(guān)測(cè)站數(shù)。

當(dāng)基準(zhǔn)點(diǎn)不穩(wěn)定或可能發(fā)生變動(dòng)時(shí)，可通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)并找到變動(dòng)的基準(zhǔn)點(diǎn)[5]。將穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)作為已知點(diǎn)，通過(guò)平差計(jì)算，得到變動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)的最新高程數(shù)據(jù)。若通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看，發(fā)現(xiàn)變動(dòng)的基準(zhǔn)點(diǎn)不適宜繼續(xù)作為基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)舍棄，重新布設(shè)穩(wěn)定可靠的新基準(zhǔn)點(diǎn)。

以長(zhǎng)安路站為例進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性分析，將車(chē)站本期平差后兩兩基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差數(shù)據(jù)與初始值測(cè)量時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)之間平差后的高差數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，差值均小于限差要求，基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定可靠，可作為道床沉降監(jiān)測(cè)的已知點(diǎn)。見(jiàn)表1。

表1 長(zhǎng)安路站高差比較

2.4 數(shù)據(jù)平差分析

現(xiàn)場(chǎng)外業(yè)監(jiān)測(cè)工作完成后，及時(shí)將外業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X。對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，重點(diǎn)檢核點(diǎn)號(hào)輸入是否有誤，相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的高差較差是否超限。對(duì)錯(cuò)誤的點(diǎn)號(hào)進(jìn)行修改，超限的高差進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)測(cè)，正確無(wú)誤的原始數(shù)據(jù)是后續(xù)工作的基礎(chǔ)。原始數(shù)據(jù)復(fù)核無(wú)誤后，將高差數(shù)據(jù)輸入平差軟件，選取穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)作為已知點(diǎn)，進(jìn)行平差。平差后重點(diǎn)查看往返較差、附合或環(huán)線(xiàn)閉合差是否滿(mǎn)足要求，這是判斷監(jiān)測(cè)成果是否可靠的主要依據(jù)。由于相鄰兩個(gè)車(chē)站的基準(zhǔn)點(diǎn)之間兼容性可能存在偏差，因此，一般以往返較差或環(huán)線(xiàn)閉合差作為判斷監(jiān)測(cè)成果是否可靠的指標(biāo)。各項(xiàng)精度指標(biāo)均滿(mǎn)足規(guī)范要求后，得到本次道床沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的成果，將本次成果與上次成果、初始值進(jìn)行比較，計(jì)算道床結(jié)構(gòu)的沉降量、沉降差及沉降速率。

本區(qū)間左線(xiàn)道床沉降監(jiān)測(cè)外業(yè)工作完成后，將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，復(fù)核點(diǎn)號(hào)輸入無(wú)誤后，檢查相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的高差，經(jīng)統(tǒng)計(jì)最大差值為0.35 mm，滿(mǎn)足2倍中誤差的限差要求。將高差輸入軟件進(jìn)行平差，經(jīng)平差計(jì)算，水準(zhǔn)線(xiàn)路往返較差為0.24 mm，滿(mǎn)足限差0.30n=1.6（mm）的限差要求。綜合判斷本次道床沉降監(jiān)測(cè)成果精度可靠，成果合格，可用于計(jì)算道床結(jié)構(gòu)的沉降量、沉降差及沉降速率。

2.5 變形的控制值和預(yù)警值

變形監(jiān)測(cè)應(yīng)根據(jù)工程周?chē)鷰r土體特征、結(jié)構(gòu)形式、監(jiān)測(cè)對(duì)象特點(diǎn)、監(jiān)測(cè)對(duì)象本身的允許變形值以及設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范的要求制定預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。本區(qū)間道床沉降監(jiān)測(cè)控制值和預(yù)警如下：

1）單次觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)±2 mm時(shí)，應(yīng)密切關(guān)注并視情況及時(shí)增加監(jiān)測(cè)頻率；

2）對(duì)隧道的差異沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)計(jì)算，100 m范圍內(nèi)沉降差≯10 mm；

3）當(dāng)沉降累計(jì)達(dá)到5 mm時(shí)，應(yīng)加密觀(guān)測(cè)，必要時(shí)采取處理措施；

4）當(dāng)沉降累計(jì)達(dá)到10 mm時(shí)，應(yīng)組織相關(guān)單位、部門(mén)協(xié)商處理。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

本次道床沉降監(jiān)測(cè)成果與上次監(jiān)測(cè)成果及初始值進(jìn)行比較，計(jì)算得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)Z04C10變化量最大，為-0.7 mm，變化速率-0.01 mm/d。監(jiān)測(cè)點(diǎn)Z04C10累計(jì)變化量最大，為-1.4 mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)Z04C10和Z04C13的100 m范圍內(nèi)沉降差最大，為1.8 mm。見(jiàn)表2。

表2 道床沉降監(jiān)測(cè)成果

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，該區(qū)間變化速率較小，各項(xiàng)變形量均未超出預(yù)警值，道床結(jié)構(gòu)整體比較穩(wěn)定，下一步繼續(xù)進(jìn)行正常監(jiān)測(cè)。本次監(jiān)測(cè)過(guò)程使用0.3″的電子水準(zhǔn)儀，按照變形監(jiān)測(cè)等級(jí)Ⅱ級(jí)技術(shù)要求，采用二等水準(zhǔn)測(cè)量方法得到的監(jiān)測(cè)成果能滿(mǎn)足，規(guī)范精度要求，可用于判斷道床結(jié)構(gòu)變形，評(píng)定安全狀態(tài)。

4 建議

由于地鐵道床沉降變形監(jiān)測(cè)全部在隧道內(nèi)作業(yè)，作業(yè)環(huán)境陰暗潮濕；照明條件較差、粉塵較多、車(chē)站和區(qū)間交界處存在溫差等因素勢(shì)必會(huì)對(duì)視線(xiàn)造成影響；加上i角誤差、其他施工作業(yè)影響等諸多因素，都可能對(duì)監(jiān)測(cè)成果精度造成一定影響。

1）每次監(jiān)測(cè)工作開(kāi)始之前需對(duì)水準(zhǔn)儀的i角進(jìn)行檢核，監(jiān)測(cè)等級(jí)為一級(jí)時(shí)，i≯10″，監(jiān)測(cè)等級(jí)為二級(jí)時(shí)，i≯15″。

2）監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)處理前應(yīng)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)和分析，必須使用穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行平差計(jì)算，才能得到正確的監(jiān)測(cè)成果。

3）監(jiān)測(cè)過(guò)程盡可能采用固定的監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)路線(xiàn)、監(jiān)測(cè)人員、監(jiān)測(cè)儀器、監(jiān)測(cè)環(huán)境，減少誤差，提高監(jiān)測(cè)精度。

4）附合或閉合水準(zhǔn)線(xiàn)路實(shí)測(cè)過(guò)程中，避免前后視距差或前后視距累計(jì)差過(guò)大，從而導(dǎo)致線(xiàn)路閉合差超限。

5）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)預(yù)警時(shí)，可結(jié)合其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行綜合分析，復(fù)核無(wú)誤后及時(shí)發(fā)送預(yù)警信息。

6）道床沉降量、沉降差及沉降速率等發(fā)生異常變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)方案，增加監(jiān)測(cè)頻率，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。