运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究

运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究发表时间：2017-05-14T13:31:08.110Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年1月下作者：王鹏 [导读] 随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施地铁越来越多，是城市客运交通的大动脉以及城市生命线。广州市吉华勘测股份有限公司 510260 摘要：随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施地铁越来越多，是城市客运交通的大动脉以及城市生命线，其投资大、难度高、施工期长、环境复杂等。同时地铁沿线高强度的物业开发、市政工程建设对地铁结构和运营安全带来一定的隐患，城市轨道交通结构的安全保护工作日益严峻，一但出现城市轨道交通安全事件，将严重影响城市轨道交通的正常运营。因此，在外界施工影响下，对运营期间的地铁实施必要的变形安全监测至关重要。关键词：地铁，测量机器人，自动化监测。 1 地铁监测的意义和目的地铁结构本身由于地基的变形及内部应力、外部荷载的变化而产生结构变形和沉降。而地铁旁边的施工正是引起外部荷载变化的主要原因，地铁结构变形和沉降超过允许值，将会对地铁的运营安全造成影响。通过监测可动态收集地铁结构变形信息，掌握结构变形情况，保障运营安全。地铁监测的主要目的如下：1）通过对测量数据的分析、掌握隧道和围岩稳定性的变化规律，修改和确认设计及施工参数；2）通过监控量测了解施工方法的科学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全及隧道的安全；3）了解隧道结构的变形情况，实现信息化施工，将监测结果反馈设计，为改进设计施工提供信息指导，提供可靠施工工艺，为以后类似的施工提供技术储备。 2.监测实施因地铁隧道的特殊性，对于地铁运营期的监测，需采用自动化监测手段，即采用测量机器人和自动监测系统软件建立隧道结构变形自动监测系统。在外部施工期间自动测量地铁隧道结构顶板、侧墙及道床在三维—X、Y、Z方向（其中：X、Y为水平方向，Z为垂直方向）的变形值。 2.1监测点与基准点布置参考工程设计、实际情况及有关规定，确定地铁受外界项目施工影响的范围，监测断面可按5～20m间距布设，每断面布设一般情况下六个监测点。在隧道两端不受建设项目施工影响的隧道远处各设置3个基准点。 2.2自动监测系统自动监测系统主要由监测设备、参考系、变形体和控制设备构成。监测设备由测量机器人、自动化监测系统软件和监测控制房组成；控制设备由工控机及远程控制电脑组成。 1）自动化监测网络系统的硬件部分包括高精度自动全站仪、目标棱镜、信号通信设备与供电装置、计算机及网络设备等部分组成（如图1）。图1数据采集系统图 2）系统软件包括动态基准实时测量软件和变形点监测软件两大部分。动态基准实时测量软件功能上主要有以下特点：根据距离及棱镜布设情况自动进行大小视场的切换；依据布设的网形站与站之间的观测关系，对测站点的观测方向可分组设置，可适合任意控制网形，不局限于导线网；采用局域网技术进行数据的通信，并具有网络断开的自动判断功能；为满足各种测量等级和运营环境的需要，具有各项测量限差、时间延迟、重试次数、坐标修正的设置功能；考虑到地铁内局部范围内气象一致性，在平差计算中，采用加尺度参数解算，避免了气象参数的测定，提高控制网测量的精度。 3）变形点监测软件包括各分控机上的监测软件和主控机上的数据库管理软件两部分。分控机上的监测软件用来控制测量机器人按要求的观测时间、测量限差、观测的点组进行测量，并将测量的结果写入主控机上的管理数据库中。 2.3自动监测系统工作流程首先建立计算机和测量机器人的通信，然后对测量机器人进行初始化，此外进行测站及控制限差的设置，所有设置完毕后进行学习测量，设置点组和定时器，根据点位的重要性以及监测频率将相同的观测点纳入同一点组，最后进行自动观测。一周期观测完毕后软件便对原始观测数据进行差分处理，得到各变形点的三维坐标、变形量及变形曲线图，设置软件还可以将数据通过手机网络发送至指定的邮箱。 3地铁隧道自动化监测的技术难点地铁隧道是狭长形的空间环境，同时列车一般以平均5分钟左右的间隔在隧道中高速运行。地铁环境的这些特点及保证地铁正常运营等因素的制约，使得自动变形监测系统在地铁变形监测中的应用，遇到比其它工程中更多的技术问题，因此自动变形监测手段有着常规测量无法比拟的优越性。自动监测系统系统可以在无人值守的情况下，全天24小时连续地自动监测，实时进行数据处理、数据分析、报表输

地铁隧道变形监测中的三维激光扫描技术研究

地铁隧道变形监测中的三维激光扫描技术研究发表时间：2018-11-14T17:16:54.063Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第20期作者：黄鑫 [导读] 有效减轻了监测的劳动强度、缩短了监测作业时间，并且获得了更加准确、全面的检测数据，大大提高了检测的质量。本论文以地铁隧道变形检测中的三维激光扫描技术为研究切入点，对其进行了详细的研究和论述。黄鑫广州云胜工程勘测技术有限公司广东广州 510000 摘要：在地铁隧道施工建设完成之后，做好地铁隧道变形监测尤为重要，是保证地铁工程施工质量，确保地铁安全运营的重要条件。在地铁隧道变形监测中技术中，充分融入三维激光扫描技术，有效减轻了监测的劳动强度、缩短了监测作业时间，并且获得了更加准确、全面的检测数据，大大提高了检测的质量。本论文以地铁隧道变形检测中的三维激光扫描技术为研究切入点，对其进行了详细的研究和论述。关键词：地铁隧道；变形监测；三维激光；扫描技术地铁隧道在施工建设完成之后，受到土地扰动、周边工程施工、建构物负载等因素的影响，在具体施工中会出现纵向、横向变形，严重影响了地铁隧道的安全运行。这就要在具体的施工中，加强地铁隧道变形监测工作。传统的检测具有明显的缺点，如：工作效率低下、数据不全、自动化程度低，而将三维激光扫描术引入到地铁隧道变形监测过程中，有效地弥补了传统监测的不足。 1.地铁隧道变形检测相关概述随着城市化进程的加快，城市人口增加、机动车辆增加。各大城市都面临着较为严重的交通压力。为了有效的缓解城市交通压力，各大城市都加强了地铁隧道的建设。但是在地铁隧道建设完成之后，受到复杂地质地理因素的影响，原本设计的地铁线路可能会出现多种结构改变，如：沉降、弯曲、扭曲变形、开裂等，在一定范围内的结构变形，并不会对地铁隧道的发展产生重要的影响，一旦地铁隧道出现严重的结构变形，就会导致地铁隧道出现结构与道床剥离、地铁轨道设备几何形位改变等。除此之外，地铁隧道建设完成后，在运营过程中，还会受到地面和周边建筑物负载、隧道周边工程施工、隧道工程结构施工、地铁列车运行过程中所产生的振动等因素的影响，也在一定程度上加强了地铁隧道的变形。因此，对于新建的地铁隧道线路，必须要加强变形监测，根据监测结果充分了解其平面位移、竖向位移情况，以有效保障地铁隧道的运营安全[1]。同时，变形监测数据，还可以为以后的地铁隧道设计，提供一定的借鉴和依据。 2.三维激光扫描技术以及特点 2.1三维激光扫描技术三维激光扫描技术主要是指在地铁隧道变形监测过程中，利用激光扫描装置进行自动、系统、快速的扫描，并将所获得相应数据进行整理分析，以获得对象的表面三维坐标。这种三维激光扫描技术是一种高科技的测绘技术，集成了多种高新技术的测绘仪器，并在具体监测过程中，采用非接触式的高速激光测量方式。三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的具体应用，应包括以下四个步骤：步骤一：在地铁隧道内部建立一个监测基准网，并形成一个闭合的观测系统。通常，地铁隧道内部基准网往往在铺轨施工期间完成，并采用地铁的基本控制网进行建立。步骤二：根据地铁隧道的实际情况，在每隔一定的距离上，可采用CPⅢ控制点埋设的方式，设置一个激光反馈观测点。通常，激光反馈观测点往往选择在增加横断面上，这样便于激光反馈点的收集。之后，根据激光反馈点所的到的数据进行分析，从而根据分析结果得出地铁隧道的变形程度。步骤三：以地铁隧道和你建立的检测基准网为基础，采用三维激光扫描仪，对激光反馈光测点进行扫描，从而得到整个地铁隧道线路的三维激光扫描数据。步骤四：将三维激光反馈点所得到的数据进行综合整理，并据此建立三维模型，进行综合检测。在这一过程中，对于大量的数据分析，要保证数据的完整真实，不能在分析过程中，随意更改[2]。 2.2三维激光扫描技术特点具体来说，三维激光扫描技术在地铁隧道变形检测中的应用，具有一定的优势：第一、效率高。三维激光扫描技术在监测的过程中，所用的时间仅仅为传统监测时间的几十分之一，能够在短时间内完成高质量的监测。尤其是对于地形结构复杂的区域内部来说，三维激光扫描技术监测优势尤为明显。第二、三维可视化三维激光扫描技术在监测中，可以快速获取地铁隧道内部精确信息，充分反映其本身特点，并在此基础上，实现了地铁隧道内部表面的三维可视化。第三、安全稳定，精度均匀与传统的监测方法相比较，三维激光技术在应用中由于扫描仪自动识别，大大降低了监测过程中人为因素所造成的误差，在一定程度上提高了观测的精准度。另外，在监测过程中，由于三维激光获取数据密度较大，精度分布较为均匀，所谓在此基础上构建出的三维立体模型，具有较强的完整性和连贯性。第四、数据监测更加全面三维激光扫描技术在应用中，可以对隧道内部各个区域的沉降、结构变形、收敛情况进行详细、直观的了解，使得数据监测更加全面。 3.三维激光扫描技术的具体应用 3.1制定监测方案制定科学的检测方案，是实施三维激光扫描技术监测的第一步。在制定监测方案的过程中，不仅要根据地铁隧道的实际情况，还要对

地铁运营自动化监测调研报告

地铁运营自动化监测技术国内外研究现状调研报告上海地矿工程勘察有限公司二O一O年十一月

目录第一章前言 (1) 第二章国内外监测技术研究现状 (1) 2.1 全站仪自动量测系统 (2) 2.1.1 系统的构成 (2) 2.1.2 TCA自动化全站仪 (2) 2.1.3 Leica标准精密测距棱镜 (3) 2.1.4 计算机 (4) 2.1.5 其他设备 (4) 2.1.6 实时监控软件 (4) 2.1.7 后方处理软件 (4) 2.1.8 观测方法 (5) 2.1.9误差来源 (5) 2.1.10误差来源 (5) 2.2 静力水准仪系统 (6) 2.2.1 系统组成 (6) 2.2.2 静力水准仪的结构 (6) 2.2.3 静力水准仪的测量原理 (7) 2.2.2 RJ型电容式静力水准仪主要技术指标 (8) 2.2.3 静力水准仪的安装及调试 (9) 2.2.4 静力水准仪的观测和运行维护 (10) 2.2.5静力水准仪漏液及蒸发后所得数据的处理 (10) 第三章自动化监测项目的必要性与可行性分析 (11) 3.1 项目必要性分析 (11) 3.1 重大工程运营安全已成为社会稳定的重要因素之一 (11) 3.2 随着轨道交通不断建设和投入使用，地质环境变化及自身结构变形对其安全运营影响日益显现 (11) 3.2 重大工程安全运营对环境要求不断提高，需及时地掌握影响其安全运营的变形情况 (13) 3.2 目前国内监测市场的方法体系相对落后、不够系统，有待提高 (14) 3.2 项目可行性分析 (14) 3.2.1政府和社会的高度重视 (14) 3.2.2国内外相关技术的飞速发展提供了技术可行性 (14) 第四章结束语 (15)

地铁车站深基坑施工中的变形监测研究

地铁车站深基坑施工中的变形监测研究在深基坑施工过程中，对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行综合、系统的监测，保证施工质量和安全，避免发生事故造成更大损失，从而保证工程项目整体目标的实现。标签：地铁车站；深基坑；变形监测 1、前言在基坑开挖及地铁隧道施工的过程中。内外的土体将由原来静止土压力向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起基坑承受荷载并导致施工结构和土体的变形，基坑及地铁隧道结构的内力和变形中的任一量值超过容许的范围，将造成结构的失稳破坏或对周围环境尤其是对四周建筑物和地下管线造成不利的影响。因此，通过监测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态。 2、地铁基坑工程监测的内容和基本要求 2.1监测的内容基坑开挖与支护的监测项目，可根据具体情况，采用以下部分或全部内容：基坑围护桩（墙）的水平变位，包括围护桩（墙）顶部的水平位移和围护桩（墙）的测斜；支护结构支撑轴力或锚杆拉力；各立柱桩的隆起沉降量和水平位移；基坑回弹；围护桩（墙）的内力；基坑内外侧的孔隙水压力及水土压力；基坑内外侧土体地层的分层沉降和土体测斜；基坑周围建筑物（构筑物）的沉降和倾斜，地下管线的沉降和水平位移；基坑外侧地下水位。在实际工程中，监测项目的选择应根据工程情况（如基坑开挖深度）及周围环境而定，如工程规模较大，基坑开挖深度较深，尤其时处在闹市中心，周围环境保护要求较高时，上述项目均需监测；中、小型工程，开挖深度不是太深，则可选择几个项目进行监测。 2.2监测的基本要求（1）监测数据必须时可靠的。数据的可靠性由监测仪器的精度、可靠性以及观测人员的素质来保证。（2）观测必须是及时的。因为基坑开挖是一个动态的施工过程，只有保证及时观测才能有利于发现隐患，及时采取措施。（3）观测的项目，应按照工程具体情况预先设定预警值，预警值应包括变形值、内力值及其变化速率。当观测发现超过预警值的异常情况，要立即考虑采取应急补救措施。（4）每个工程的基坑支护监测，应该有完整的观测记录，形象的图表、曲线和观测报告。

地铁隧道收敛变形监测

隧道周边收敛量测一、实验目的 1. 了解微地震监测技术目的。 2. 了解速度传感器及加速度传感器的工作原理。 3. 了解数据采集的基本原理。 4. 掌握微地震监测软件的使用方法。二、以煤科学研究总院的数显收敛计为例说明 1. 性能量测基线长度：0. 5 m ?10 m 及0. 5 m ?15 m ; 最小读数：0.01 mm; 量测精度：0.06 mm; 数显值稳定度：24h不大于0.01 mm。 2?仪器构造及工作原理 2.1主要结构微地震监测系统主要由（1 ）三分量加速度传感器、（2）三分量速度传感器、（3）电缆、（4）链接传感器26芯插头线、⑸HZ-MS12通道微地震监测仪、⑹USB2.0电缆、（7）电源转换器、（8）干电池及电池盒、（9）断线钳、（10）十字螺丝刀、（11）万用表、（12）XP操作系统电脑一台、（13）榔头等组成，见图 9.1 o 4 t 7 ? 图9.1 收敛计结构与工作示意图 2.2基本工作原理数据采集是微地震监测的基础，对硬件设备要求较高。由于微地震的特性所致，必须用高采样率、宽频带、连续记录、宽动态范围（96dB）进行微地震信号采集。应用时，数据采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入检测仪中变成数字信号，然后将该信号送到FIFO中。 3.使用方法 1）首先在测点处牢固的埋设预埋件；预埋件长度根据需要加工，连接件与预埋件的连接，应使销钉孔方向铅直。 2）检查予埋测点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净。 3）打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩

放入测点孔内，将收敛计拉至另一测点，并将尺架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入与联尺架固定。

地铁隧道结构变形监测控制网及其数据处理

地铁隧道结构变形监测控制网及其数据处理发表时间：2017-10-30T09:25:06.667Z 来源：《基层建设》2017年第20期作者：汪英宏王守横 [导读] 摘要：地铁隧道结构复杂，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，因此，做好变形监测非常重要。上海市机械施工集团有限公司大连地铁216标段项目经理部辽宁大连 116037 摘要：地铁隧道结构复杂，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，因此，做好变形监测非常重要。本文将进行分析，以供参考。关键词：地铁隧道；变形监测；原因；措施 1.前言对于地铁隧道结构变形的监测，不能采用传统的变形监测控制网布设方法，在施工过程中根据施工要求对工艺参数进行控制，为保证结果的准确度，必须进行基准点的稳定性检验。 2.地铁隧道变形原因 2.1轨道结构变形地铁隧道变形包括轨道结构变形和隧道结构变形两种形式。其中轨道结构变形的主要原因是列车荷载长期对轨道产生反复作用，使轨道发生几何偏差进而影响轨道的平整性和顺畅性。除列车荷载作用外，隧道周边建设施工的卸载、负荷、加载也会引起道床的不均匀沉降。这种沉降同样会影响轨道的平整度及顺畅。对于铁路来说，地铁运行车辆重量较轻、速度低，轨道和车辆行走部分的变形一般不会引起地铁事故，但轨道变形造成的不平顺可能会导致列车发生不正常振动。这会降低列车运行的稳定性，减少用户的舒适度，更重要的是会加快轨道结构部件的损坏速度，从而间接影响列车的行车安全。 2.2隧道结构变形地铁隧道结构变形发生在施工阶段和运营阶段，在施工阶段，地铁暗挖隧道工程是在岩土体内部进行的。在开挖过程中对地下岩土的扰动是不可避免的，这就破坏了地下岩土体原有的平衡条件。隧道开挖时地层初期受到的影响较小，发生的也是微型形变，随着开挖的不断深入，变形会极剧增大然后又趋于缓慢。因此，在隧道开挖过程中应对隧道的拱顶下沉量和地表的下沉量进行监测，以便于对隧道结构的稳定性和开挖工程的安全性提供分析依据。地铁隧道开挖引起的地层变形是一个漫长而缓慢的过程，无论是浅埋暗挖法还是盾构法在工程完工投入使用后都会不同程度的发生整体下沉的现象，尤其是工程处于软土层中时下沉现象更加明显。 3.地铁隧道变形监测技术 3.1传统监测技术传统监测技术是利用水准测量仪的检测功能对隧道结构的变形情况进行监测，主要对隧道变形区域的断面进行监测。该法在实际使用过程中存在一系列不足：首先，该法无法使用先进的远程测量技术。在监测过程中不得不打断监测区内的列车运行。其次，地铁隧道内可视性差，空间受到限制，运行环境复杂，给监测的安全性和监测质量造成了不利影响。最后，监测点数量受限，若设置监测点过多，不仅会增大工作量还会延长监测周期的长度，无法准确的反映出变形的真实情况；若设置监测点过少，无法根据有限的数据得到较为精准的变形趋势，这对后期的隧道结构的变形负荷分析是极为不利的。传统的监测技术已经无法适应现代社会的需求新型的监测技术急需被研发使用。 3.2高程监测控制网在地铁进行跨河水准测量、测量机器人三角高程法测量、GPS 测高三种方法进行施测。 3.2.1跨河水准测量跨河水准观测采用威特 N3 及配套的铟瓦水准尺，施测前仪器 i 角检校为+1.2s。跨河水准测量严格按《国家一、二等水准测量规范》要求选定与布设场地，使仪器及标尺点构成平行四边形。作业方法、视线距水面的高度、时间段数、测回数、组数及仪器检查等按规范要求执行。按二等跨河水准观测精度施测 8个测回，高差中数中误差为±1.48mm。 3.2.2 测量机器人三角高程法测量采用徕卡 TCA2003 机器人完成，在 b1、b2 设置仪器，对向观测 12 个测回，测回间隔 5min。每测回量取 2 次仪高和棱镜高，量取至毫米。高差中数中误差为±1.00mm。 3.2.3 GPS 高程测量b1、b2大地四边形进行 GPS 联测，GPS 网解算的 b1、b2大地高的高差为-0.3403。 3.2.4 三种方法的成果比较高程监测控制网采用跨河水准测量、测量机器人三角高程法测量、GPS 测高三种方法进行施测结果进行对比。 4.基于组合后验方差检验法的灵敏度 4.1灵敏度的概念及其目的通常情况下对基准点的稳定性进行判断是在测量结束后的内业处理过程中，删除一些不稳定的点带来人力物力和时间的浪费，在当今世界寻求的应是高效节能的方法，若是在观测现场测量人员或者测量机器人根据观测数据能感知到基准点的不稳定性，就可以给外业监测提供指导，提前对基准点进行筛选，甚至给基准网的布设提供意见，使得地铁隧道结构变形监测网和后期数据处理得到优化。然而对同一个点的多次观测结果存在差异可能是误差影响也可能是基准点不稳定引起，要是知道到底出现多大的变动时可以认为是基准点发生了移动，那进行现场监测时就能对基准点的稳定性进行判断，不需要等到进行完内业处理才能得到答案。当观测值出现一定程度变化的时候，这种方法就能够有效的检测出结果。 4.2组合后验方差检验法灵敏度的探测为模拟基准点的变动，对观测数据进行人为的改动。从众多基准点中任意选取3个，分别对方位角、天顶距和距离三个观测量进行测试，当角度偏差大于3秒小于6秒时对该点的稳定性应持怀疑态度，而大于6秒时该点稳定性就一定不可靠，当距离的测量偏差大于5ｍｍ时该点的稳定性同样不可靠。计算所得的组合后验方差检验法的灵敏度在实际工程实例中可以作为重要的比较参考值，通过比较监测数值间的差值，实现监测现场简单、快速判定基准点的稳定性。 5.隧道变形监控的系统建立 5.1系统数据库结构变形监测数据库用于存储监测点属性、监测成果等数据信息，是数据管理系统的基础。因此，合理的数据库结构不仅是数据库设计的

地铁工程施工监测方案

地铁工程施工监测方案监测目的:一是通过对监测信息的分析指导后续工程的施工，二是确保周围建筑物的稳定及施工安全，三是为今后类似工程的建设提供经验. 根据招标文件中有关施工监测部分的精神，结合本工程的地理位置及基坑的开挖深度和工程结构型式的特点来考虑，我们认为监测重点为监测围护结构的水平位移及沉降、地表变形、钢支撑受力、地下水位以及地下管线变形等方面监测。 1.监测组织与程序建立专业监测小组，根据业主要求委托有资质和有业绩的单位进行，并由具备独立资质有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成。负责监测方案的制定、监测仪器的埋设和调试、监测数据的收集、整理和分析，并采用先进可靠的计算软件，快速、及时准确的反馈信息，指导施工。同时与预测的数据进行对照，有利于及时发现异常，及早采取措施。 2. 监测项目地下工程按信息化设计，现场监控量测是监视围岩稳定、判断支护衬砌设计是否合理安全、施工方法是否正确的重要手段，通过监控量测：将监测数据与预测值相比较，判断前一步施工工艺和支护参数是否符合预期要求，以确定和调整下一步施工，确保施工安全和地表建筑物、地下管线的安全。将现场测量的数据、信息及时反馈，以修改和完善设计，使设计达到优质安全、经济合理。将现场测量的数据与理论预测值比较，用反分析法进行分析计算，使设计更符合实际，以便指导今后的工程建设。测点布置、监测手段与监测频率现场监控量测项目、测点布置、监测手段与监测频率详见明挖段监控量测表。 3.监测方案及相应措施

1）地面沉降（1）监测方法：主要监测基坑开挖引起的地表变形情况。监测方法是在地表埋设测点，用水准仪进行下沉的量测。根据量测结果进行回归分析，判断基坑开挖对地表变形的影响。（2）测点布置原则：测点布置在基坑周围地面上，间距10～20米。（3）量测频率：见监测项目汇总表（4）量测精度：±1mm （5）相应对策：当地表沉降速度过大，加快监测频率，必要时，停工检查原因，采用加强支撑和加固地层的措施保证施工安全。 2）基坑开挖引起的地下管线变形监测。（1）监测方法：本车站施工范围内及周围地下管线较多，根据招标文件，针对每一根管线，提出初步的保护措施，管线分布及保护方案详见管线布置示意图。本次监测主要针对基坑周边的管线及受保护的管线，监测管线的水平的和沉降。施工监测项目表

城市地铁工程定向测量及变形监测技术研究

城市地铁工程定向测量及变形监测技术研究发表时间：2018-05-24T16:03:15.960Z 来源：《基层建设》2018年第6期作者：农运珍[导读] 摘要：近年来随着城市地铁建设规模的不断扩大以及人们对地铁出行依赖程度的提升，地铁的安全施工和运维成为关系民生的大事。南宁市勘察测绘地理信息院摘要：近年来随着城市地铁建设规模的不断扩大以及人们对地铁出行依赖程度的提升，地铁的安全施工和运维成为关系民生的大事。而测量工作为地铁安全提供了重要的数据支撑和保障。本文在分析地铁施工定向测量方法、特点、影响因素等问题的基础上，对变形监测技术进行了分析，其结果对指导地铁施工测量，保证地铁安全稳定运行具有重要意义。关键词：地铁工程；定向测量；变形监测由于我国人口数量较多，这就需要足够的交通工具来保证人们的正常出行。当前在市场上主要有小汽车、公交车以及自行车等交通工具。相比较而言，私家汽车虽然方便，但是成本太高，对于许多普通家庭而言并不是一个合理的选择。而公交车由于中间站点比较多，行驶速度较慢，对于一些长距离的工作一族而言并不是理智的选择。在这种情况之下，地铁这一绿色环保且便捷的交通工具有效的解决了这一问题。根据相关的数据资料显示，目前市场上越来越多的人选择了地铁这一交通出行方式，它在人们的生活之中扮演着愈加重要的作用。由此可见，对于地铁在使用过程当中的后期维护一定要加大监测力度，以此来保证这一交通工具的正常运行。一、定向测量技术的类型以及特征（一）定向测量的主要内容 1、地面控制网定向测量法这种方法离不开地理信息技术手段的支持，其中最常用的便是 GPS 信息网络技术。地铁运营公司通过对测量收集的地域资料进行深入的分析，及时发现出现的新问题。然而这种测量方法也是存在一定弊端，由于它所选择的 GPS 技术只能够负责收集数据，对这些数据并没有一个自动分析和处理的能力，所以这就要求地铁运行公司要另外设置相关的处理系统，这就会在某些方面加大了人力和物力资源的耗费，对于初期发展的公司也不是一个理智的选择。 2、地铁工程的施工测量俗话说得好，“良好的开端是成功的一半”，说的就是这个道理。要想让地铁的使用寿命够长，减少后期的维修治理工作，节约地铁公司的人力、物力和财力资源，就必须严格重视地铁工程的施工建设环节，也只有这样才是许多公司最明智的做法。同样的，地铁是建设在地下的，所以对于地形地质有着特殊的要求，这是在监测工作当中的重要一部分。也就是说，这里的监测主要是指对于一些可能会影响地铁建设的自然因素。当然除了要考虑自然因素之外，我们还要充分的考虑好当地的人文因素，只有在万事俱备的情况之下我们才可以保证地铁的良好运行。 3、地铁工程监测这部分所涉及的范围就比较广了，但是它又比较侧重于整个施工的管理系统。要知道，地铁建设是一个巨大而复杂的工程，它必须要求所要建设的城市具有一定的自然环境以及一定的经济实力，只有具备这些才能保证这个地区有建设地铁的资格。公司无论是从最初的决策环节，还是中间的施工环节以及之后的监督环节都要有一个良好的运营系统，一旦在哪个环节出了问题，就必须及时得以解决。（二）定向测量的主要特点在我国，由于经济建设的需要，越来越多的城市开始进行地铁建设。而科技水平的不断提高，突破了以往受自然因素条件的限制，地铁可以说已经成为了哪里需要便可以进行建设的大工程。所以在这一时期它所显现出来的新特点就是可以突破空间的限制，施工的规模变得更加宏大，周边的建设环境也越来越复杂，施工难度越来越大，相关的科技水平也发展得越来越快。但是在我国目前还没有出现哪一个企业拥有独立承接一项地铁建设工程的能力，每一个项目都是由许多个公司来共同建设。这也就迎来了另一个问题，那就是如何做好分工工作，特别是在施工环节，如何处理好中间的交接工作使得地铁工程一体化，而不会因为某些方面而导致这项工程不能够正常运行。二、城市地铁工程定向测量的主要方法在地铁工程施工中，为了控制隧道施工的贯通误差，需要根据施工现场条件采用适当的施工措施，同时设计和采用合理的测量方法，以保证隧道按照设计精度和要求贯通。 1、联系三角形法联系三角形法主要是通过在地铁隧道施工竖井处悬挂两根钢丝，由井上近井点测定到悬挂钢丝的距离和角度，算出钢丝的坐标及与钢丝间方位角，同时在井下测量作业时，通过坐标传递和数值计算等方式得出地下导线起始边的坐标和方位角的测量方法。竖井三角形联系测量主要优点是运用普遍，精确度高，缺点是对钢丝稳定度要求高，观测繁琐，时间长，计算量大，对测量环境的要求较为严格。 2、竖直导线定向法竖直导线定向是竖井联系测量的另一类，该测量方法的原理是将地面控制点的坐标、方向通过竖井传递到井下，并使地上和地下同处于同一坐标系统。竖直导线定向法对地铁工程的定向测量尤为适用，城市地铁工程一般深度较浅，处于地下 20米范围以内，采用竖直导线定向法原理更简单，且易于操作，布网灵活，利于优化设计，测量精度较高，能满足施工精度要求。同时采用竖直导线定向法测量对施工测量现场的场地要求低，对施工的干扰较小。 3、水准陀螺仪联合定向法水准陀螺仪联合定向方法原理就是利用垂准仪投出地上、地下在同一铅垂线上的点位，根据地上、地下陀螺定向成果计算出投点在空间的平面夹角，使地上、地下的导线连成一体，把地上导线坐标、方位角传递到地下导线。在地铁工程施工，联合定向法相比其它定向测量方法而言，作业效率更高，同时不受井筒孔径大小限制，作业精度也能够满足要求，应用相对广泛。三、地铁工程的监测技术研究由于地铁建设项目在我国才刚刚起步，还属于初步探索阶段，并不具备相关的丰富经验，特别是与国外发达国家相比，仍然存在较大的差距。而且就目前的地铁测量情况来看，无论是在前期的决策阶段还是中间的施工阶段都存在一些较大的问题，严重影响了我国地铁运行系统的良好运行。

地铁主体结构变形监测的必要性分析

地铁主体结构变形监测的必要性分析摘要:研究目的:通过对多个城市已建成的城市轨道交通线路进行调查,分析地铁工程在建设及运营期间主体结构变形的原因和特点,总结其变形规律,预测变形发展趋势,找出变形的突出部位和监测要点,为地铁的运营监测起到一定的指导作用,也希望借此能引起地铁运营管理者对主体结构变形监测的重视。研究结论:城轨交通工程在运营期间,主体结构普遍存在变形的问题,有必要对主体结构变形进行监测,动态掌握结构变形情况。选择代表性部位进行沉降、水平位移、收敛等变形监测,对变形较大的地段及时采取适当的补救措施,确保运营安全,对保障安全运营是非常必要的,相关部门应引起足够的重视。关键词:城市轨道交通;运营;主体结构;变形监测;必要性目前国内已经有很多条城市轨道交通线路(简称“城轨”或“地铁”)建成运营,通过对天津、上海、北京等城市的一些已运营的线路调查研究发现,在建设过程和运营期间,其隧道、高架桥、U型结构、路基挡墙等主体结构均有变形发生,从而引起线路沉降、轨道变形,严重时则影响城轨的运营安全。为了及时掌握地铁主体结构的变形情况,及时消除安全隐患,在运营期间,对主体结构采取适宜的变形监测是非常必要的,根据变形监测情况,及时提出整治方案,以保障城轨的运营安全。 1 地铁的主体结构监测的必要性 1. 1 地铁结构随地层的隆沉引起变化城轨建设过程中主体结构的变化主要随地层隆沉而变化。比如天津市地处冲积平原地区,局部有软土层和地震液化层,整体沉降量较大。天津地铁1号线工程新建地下段采用明挖或盾构法施工,存在围护结构施工、因降水引起地下水位变化及基坑开挖过程会产生基底土卸载,造成坑底隆沉;主体构筑、覆土回填会重新给基底土施加荷载,造成地基的隆沉;而主体结构竣工后地下水位的变化会对结构产生浮力,减少结构沉降的趋势,浮力过大时会造成结构上浮。城轨工程结构本身由于地基的变形及内部应力、外部荷载的变化而产生结构变形和沉降。如结构变形和沉降超过允许值,将会对城轨的运营造成影响,甚至会造成运营中断。对结构进行监测,了解变形情况,分析变形原因并采取有效措施,对于预防事故、保证城轨的正常运营是非常重要的。施工期间除在基坑开挖、主体结构构筑过程中需对地面进行监测外,还要对周边建筑物、地下水位变化进行监测,实践证明这些监测项目都在发生不均匀的沉降变化。如天津市从1923年开始,随着地下水的开发,地面沉降一直在发展,初期年沉降仅几个毫米。解放后随着工农业的发展,地下水开采量逐渐增加,地面沉降越来越严重, 1959—2000年最大累计沉降值已达2. 85m。天津地铁沿线途径河北区小王庄京津桥累计沉降量2. 0~2. 5 m的面积已达37 km2。综上所述,地铁在施工及运营期间对主体结构进行监测是十分必要的。 1. 2 不同的线路敷设形式存在结构变形差异城轨工程呈线状分布,分布范围较长,整个工程范围内由于线路敷设形式不同有可能存在着不均匀沉降的问题。一条城轨线一般包含地下线、高架线和地面线等不同的线路敷设形式,如图1所示。地下结构有采用盾构施工的圆形隧道、明挖施工的矩形结构及暗挖施工的马蹄形结构,高架部分有连续梁、简支梁、钢混结合梁等不同的结构形式,地面线路基部分有填土、挖方等情况,不同结构形式变形复杂,各分体结构存在差异变形,需要及时了解全线各部位特别是衔接处的变形情况。

浅谈地铁施测过程中的变形监测———浅谈地铁站施工过程中的变形监测

浅谈地铁施测过程中的变形监测———浅谈地铁站施工过程中的变形监测发表时间：2013-12-02T11:13:10.390Z 来源：《新疆教育》2013年第4期供稿作者：岳颖李丛 [导读] 必须要对工程场地地质条件、基坑维护设计和施工方案以及基坑工程相邻环境进行详尽的调查。笪郑州测绘学校岳颖笪信息工程大学李丛本文介绍了地铁站施工过程中深基坑支护结构及周边建筑物变形监测的内容，对施工全过程的安全监测进行了方案设计，为确保基坑工程安全施工提供了重要依据。倾斜变形监测基坑围护工程控制近年来，地铁以其快捷、舒适等优点受到人们的青睐而得到迅速的发展，到2015 年，我国的城轨线路将达到3400km,与此同时，地铁施工的安全问题也越来越受到人们的关注。由于地铁建在城市地下，地下铁道在建成中及建成后因地质、地下水、地面建筑开发及本身结构负荷所造成隧道结构的沉降、位移、裂缝和倾斜等变形如不及时连续的进行长期自动变形监测，则会造成严重的后果，因此，建设与运营期间的变形监测尤为重要。地铁工程的建设首先面临的是地铁车站深基坑工程的开挖，基坑开挖对地层产生扰动，会引起地表或者附近构筑物沉陷和变形，对此，有必要制定合理的监测方案，通过工程优化设计、信息化施工与现场监测分析等技术来解决工程中复杂的技术问题，进行全面系统的监测，保障基坑与周边环境的安全和使用功能。 1 监测方案设计首先，必须要对工程场地地质条件、基坑维护设计和施工方案以及基坑工程相邻环境进行详尽的调查。其次，还需与工程建设单位、施工单位、监理单位、设计单位以及管线主管单位和道路监察部门进行充分的协商。基坑工程施工现场检测的内容分为两大部分。即维护结构和支撑体系，周围土体和相邻环境。 1.1 控制点设置控制点是整个检测的基准，所以在远离基坑比较安全的地方布设。每次监测时都要检查控制点本身是否受环境影响或者破坏，确保检测结果的可靠性。 1.2 平面控制网的布设平面控制网应为独立控制网。控制点的埋设，应以工程的地质条件为依据，因地制宜进行，保证测角网具有较好的点精度。 1.3 水准基点的布设水准基点作为沉降监测基准的水准点，一般设置三个水准点为一组，要求埋设在基岩上或在沉降影响范围之外稳定的构筑物基础之上，作为整个高程变形监测控制网的起始点。 1.4 围护工程的设计特点。围护工程的设计是以有关规范为准则,以岩土工程勘察报告为依据，以建筑物设计要求为根本, 还要考虑到经济、合理、高效和现有的施工条件等因素。围护工程的设计特点是确定施工监测的基础。深基坑工程的理论和技术还很不成熟, 因为每个深基坑的条件不同。在复杂的地层中,基坑围护体系所承受的土压力等荷载存在着较大的不确定性; 对地层和围护结构一般都作了较多的简化和假定, 与工程实际有一定差异; 基坑开挖与围护机构施工过程中, 存在着时间和空间上的延迟过程, 以及降雨、地面荷载和挖机撞击等偶然因素的作用, 使得在基坑工程设计时, 对结构和土体变形的预估与工程实际情况有较大的差异, 并在相当程度上依靠经验。 2 监测工作的内容与要求基坑工程施工现场监测的内容分为三大部分, 即围护机构和支撑体系监测、周围地层监测和相邻环境监测。 2.1 围护结构和支撑体系的监测。围护干墙顶水平位移、沉降的监测在围护墙顶设置水平位移观测点兼作沉降观测点，测点采用钢筋桩预埋在桩顶上，钢筋上刻上十字丝作为点位观测用。测点间距的确定主要考虑能据此描绘出基坑围护结构的变化曲线。在开挖基坑之前，即对钢筋桩顶进行坐标和高程观测，并记录初始值，水平位移观测若使用的仪器为全站仪，观测会比较方便，每次观测时，采用盘左盘右坐标取平均。沉降观测仪器为精密水准仪，铟钢尺，每次沉降监测工作，均采用环形闭合方法或往返闭合方法进行检查，闭合差的大小应根据不同情况的监测要求确定。 2.2 周围地层监测。基坑开挖必定会引起邻近基坑周围土体的变形。过量的变形将影响邻近建筑物和市政管线的正常使用，甚至导致破坏。因此，必须在基坑施工期间对它们的变形进行监测。可在土体关键部位埋设测斜管，用测斜仪对土体深层水平位移进行监测，同样绘制水平位移─深度变化曲线。水位监测采用测水位高程方法，先在设计点位钻孔，然后下入PVC 过滤管，填砾，并测得孔内稳定水位，成井后，用电阻水位仪定期测量孔内水位埋深。 2.3 相邻环境监测。当建筑物发生裂缝时，应先对裂缝进行编号，然后监测裂缝的位置、走向、长度及宽度等。根据裂缝的情况选择代表性的位置于裂缝两侧各埋设一个标点，定期的测定两个标点间距离变化值，以此来掌握裂缝的发展情况。城市地区的道路与地下管线网是城市生活的命脉，其安全与人民生活和国民经济紧密相连。因此作好它们的安全监测是非常重要的。根据基坑工程的设计和施工方案对可能产生的最大沉降量作出预估，采取主动的保护措施。 3 确定观测频率和变形量报警值自围护结构施工开始至地下室侧壁回填土完毕，根据工程工期进度安排，基坑监测时间与基坑施工保持同步。各监测项目在基坑开挖前测初值。此观测值是计算变形（变化）量的起始值，观测时特别认真仔细。并连续观测2 次，没有发现异常取平均值作初值。在开挖卸载急剧阶段，当变形超过有关标准或场地变化较大时，应加密观测，间隔时间不超过一天；当大、暴雨或基坑荷载条件改变时应及时监测；当有危险事故征兆时，应连续观测。基坑施工监测的预警值就是设定一个定量化指标系统，在其容许范围内认为是安全的，且不对周围环境产生有害影响。预警值的确定应满足相关规范规程设计的要求，以及各保护对象的主管部门提出的要求，还应结合考虑基坑规模、工程地质和水文地质条件等因素。 4 结束语基坑工程的监测既是检验设计正确性和促进理论发展的重要手段，又是指导施工，避免事故发生的重要措施。监测项目一般有变形、压力和内力等物理量。选择监测项目、时间和频率，应根据工程具体情况因地制宜地进行确定。

地铁、隧道施工监测方案

施工监测方案第一节监测方案设计和测点布设原则 18.1.1 监测组织机构 18.1.2 设计原则 1、本工程项目监测方案以安全检测为目的，根据不同的工程项目如（明挖、暗挖、盾构）确定监护对象（建筑物、管线、隧道等），针对监测对象安全稳定的主要指标进行方案设计。 2、本工程项目监测点的布置能够全面地反映监测对象的工作状态。 3、采用先进的仪器、设备和监测技术，如计算机技术、遥测技术等。项目经理项目总工监测测量班班长张孙良生李毛纺王暖堂梁竹敏李强蒋明辉

4、各监测项目能相互校验，以利数值计算，故障分析和状态研究。 5、方案在满足监测性能和精度的前提下，可适当降低检测频率，减少检测元件，以节约监测费用。 18.1.3 测点布设原则 1、观测点类型和数量的确定应结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑。 2、为验证设计数据而设的测点布置在设计中最不利位置和断面，为结合施工而设的测点布置在相同工况下的最先施工部位，其目的是及时反馈信息、指导施工。 3、表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象的变形特征，又要便于来用仪器进行观察，还要有利于测点的保护。 4、除埋测点不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的变形刚度和强度。 5、在实施多项内容测试时，各类测点的布置在时间和空间上应有机结合，力求使一监测部位能同时反映不同的物理变化量，找出内在的联系和变化规律。 6、深层测点应在施工前30 天布置好，以便监测工作开始时，监测元件进入稳定的工作状态。 7、测点在施工过程中遭到破坏时，应尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，保证该点观测数据的连续性。 18.1.4 主要监测仪器在本标中，若我局中标将采用由中国地震局第一地形变监测中心研制的“隧道形变自动化监测系统”用于本标监测控制。该自动化监测系统是对整个被监测区域进行多点同时快速扫描式测量，测试的频率可根据实际情况来设定，因此所取得的每一瞬时观测值更真实、更可靠的反映当时被测目标的变形状态。 1、BOY—1 型臂式倾斜仪该仪器具有传感器体积小，安装简单灵活，既能分散单个观测，又能多臂组合成隧道变形监测系统。该仪器可用来监测隧道纵向倾斜（沉降）、环缝变形错位及隧道收敛变形等。主要技术指标灵敏度：0.005mm—0.01mm（1—2 角秒）测量范围：±5°或±10°（臂的最大倾斜度）

地铁变形监测

地铁变形监测（1） (2010-03-24 19:17:53) 转载▼ 标签：分类：地铁顶管地铁盾构变形监测变形预测变形控制杂谈地铁工程大都穿越城市繁华地区，埋深浅，地层岩石条件复杂，且多数情况下采用暗挖形式，隧道工程施工和地铁运营期间，自身结构的安全和沿线环境的稳定至关重要，长期进行变形测量是十分必要的。

盾构隧道施工技术随着盾构机性能的改进有了很大发展，但施工引起的地层变形仍不可避免。在市区地下施工，为保护地表建筑物和各类地下管线的的安全，必须严格控制地表的沉降量。从某种意义上讲，能否有效控制地层位移(主要是地面沉陷)是盾构隧道施工成功与否的关键因素之一。盾构法修建地铁隧道引起地层位移的主要原因，包括施工过程中地层的损失、地层原始应力状态的改变、土体的固结与蠕变效应、衬砌结构的变形等。

变形预测：目前，地层位移预测的主要方法有:经验公式、数值模拟、模型试验研究、专家系统和灰色理论等。专家系统和灰色理论是近年来热点研究课题，是一种变形预测的新思路，但该方法考虑因素繁多，模型复杂，在工程上应用较困难。模型试验方法费用高，可控性差。国内、外盾构法地铁隧道实际量测数据表明，以实际测量资料统计分析为基础的经验估计法，尽管模型简单，但比较实用，能够在设计阶段大致估计出可能产生的变形值大小，对施工有较好的指导作用。对于盾构隧道，经验公式己经成为预测地层位移的一个重要手段，但它在应用上存在一定困难，表现在经验公式的应用受隧道几何形状、地层条件、施工方法和施工质量等因素的限制，而专家系统提供了解决这一难题的新思路，具体方法是通过总结以往的工程经验和研究成果，提炼出条理化的经验法则，上升到专家系统的知识库，在计算机上模拟专家的推理方式，这样做不仅可以绕过硬科学无法避让的种种困难，而且可以使预测结果更具有现实指导意义。在研究隧道开挖过程中地层位移的规律方面，数值模拟占据着重要地位。通过详尽的数值分析，总结出地层位移的规律，也是一种极为有效的方法。变形控制：

运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究