地鐵車站下穿既有線隧道施工中的遠程監測系統

【摘要】本論文從地鐵車站下穿既有線隧道施工中的遠程監測系統的編制原則出發，系統闡述了地鐵車站下穿既有線隧道施工的方法，最后對遠程監測系統構成進行了研究。

【關鍵詞】地鐵車站，有線隧道，遠程監測

一、前言

地鐵車站下穿既有線隧道施工中的遠程監測系統是保證工程質量優劣的首要前提，工程質量的優劣不僅關系到施工單位的生存發展，而且還關系到人民群眾的生命財產安全。

二、地鐵車站下穿既有線隧道施工中的遠程監測系統的編制原則

1、系統性原則

所設計的監測項目有機結合，并形成整體，測試的數據相互能進行校核；運用、發揮系統功效對路基進行立體監測，確保所測數據的準確、及時；在施工工程中進行連續監測，確保數據的連續性。

2、可靠性原則

設計中采用的監測手段是已基本成熟的方法；監測中使用的監測儀器均通過計量標定且在有效期內；在設計中對布設的測點進行保護設計。

3、與施工相結合原則

結合施工實際確定測試方法、監測元件的種類、監測點的保護措施；結合施工實際調整監測點的布設位置，盡量減少對施工質量的影響；結合施工實際確定測試頻率。

4、經濟合理原則

監測方法的選擇，在安全、可靠的前提下結合工程經驗盡可能采用直觀、簡單、有效的方法；監測元件的選擇，在確?？煽康幕A上盡可能使用進口儀器設備；監測點的數量，在確保全面、安全的前提下，合理利用監測點之間聯系，提高工作效率。

三、地鐵車站下穿既有線隧道施工的方法

1、既有線防護

專既有線柵欄進行加固防護，并與鐵路派出所聯合制作警示牌。于進出口新建鐵路安全崗亭，并設立巡視小組，日夜監控。

2、邊仰坡支護

對于線路右側臨近既有線施工過程避免大挖大刷，保持自上至下逐段分層開挖，保持邊仰坡穩定。明洞土石方開挖前做好洞外的截水天溝等排水系統，截水天溝中線距邊、仰坡開挖線邊緣不小于5m，且每20m設置伸縮縫一道，天溝向排水方向為順坡，坡度不小于2‰，天溝采用臨時噴護封閉。將地表水排除隧道范圍，防止水流沖刷邊仰坡坡面造成坍塌危害。

隧道出口段圍巖地質條件較差，開挖前必須進行中線、水平復測，確保準確無誤。本隧道為Ⅴ級偏壓路塹式明洞，DK917+959～DK918+000起拱線上明挖，保留核心土，邊墻挖井，縱向拉槽施工，先墻后拱襯砌，縱向拉槽長度不宜大于8m，然后施作防水層及回填。邊、仰坡坡比為1：0.75，邊墻采用開挖表層土質采用挖掘機，當深層遇到石質，采用啄木鳥型挖機鉆挖后再用挖掘機開挖。邊、仰坡開挖完成后，人工清理坡面浮石，并適當修正坡面，保證坡面平順。采用錨噴（網）加固，支護參數為：錨桿采用Φ22砂漿錨桿，L-4m，間距1.5×1.5m，梅花形布置，噴射砼采用15cm厚C30網噴砼，鋼筋網φ8，網格25×25cm。

3、套拱施工

采用套拱法和長管棚預支護進洞，具體作法如下：洞口開挖至起拱線，采用兩榀型鋼鋼架緊貼仰坡放置，縱向鋼筋連接，經測量檢查，同隧道洞口開挖斷面一致后，與仰坡錨桿焊接固定，施作超前小導管預支護，澆筑掛板混凝土固結，形成洞室輪廓。

4、超前大管棚支護

在套拱上施作管棚導向墻，每工作面三臺管棚鉆機分別施作管棚預支護，在前方形成保護棚圈，提前固結及加固開挖輪廓周邊土體，為暗洞開挖提供預支護。超前大管棚采用51根長40m型號為φ108×6mm的熱軋無縫鋼管，接頭處采用絲扣連接，同一斷面內接頭數量不得超過總鋼管數的50%。鋼管加工前端呈錐形，管壁四周鉆設φ10～φ16mm的注漿孔，孔間距15cm，呈梅花形布置，尾部預留不小于1.1m的不鉆孔止漿段。

四、遠程監測系統構成

1、系統框架

根據既有地鐵結構變形預測分析的結果，決定對既有地鐵隧道結構沉降、道床沉降、兩走行軌高差及水平間距和結構變形縫脹縮變化實施遠程自動化監測。監測系統由傳感器子系統、數據采集與傳輸子系統和數據管理與分析子系統構成。

（一）、傳感器子系統用于獲得既有地鐵隧道結構

和軌道結構的變形信息。其中靜力水準儀用來監測地鐵結構的沉降，梁式傾斜儀用來監測兩走行軌間高差，位移計用來監測兩走行軌間水平距離，測縫計則用來監測結構變形縫脹縮變化。

（二）、數據自動采集與傳輸子系統用于采集傳

感器傳來的信息，并通過傳輸線將數據傳輸給信息中心的數據管理與分析子系統。

（三）、數據管理與分析

子系統對數據進行分析和處理，得到所需要的圖、表，并利用數據庫進行數據的存儲和管理。

2、傳感器子系統

（一）、靜力水準儀

地鐵隧道結構沉降和道床沉降采用2RJ型電容式靜力水準儀進行監測。它是一種用于測量多點相對沉降的高精密液位系統測量儀，儀器由主體容器、連通管、電容傳感器等部分組成，一系列的傳感器均采用通液管連接，每一容器的液位由一精密振弦式傳感器測出，傳感器掛有自由浮筒，當液位發生變化，浮筒的懸浮力即被傳感器感應。在多點系統中，所有傳感器的垂直位移均是相對于基準點的，基準點的垂直位移則是相對恒定的，或者是可用于其他人工觀測手段準確確定的，以便能精確計算靜力水準系統各測點的沉降變化。

（二）、梁式傾斜儀

兩走行軌高差變化采用電解液式的梁式傾斜儀進行監測。該儀器由電解液傾角傳感器固定在剛性的金屬梁內構成，其原理是通過測量傾斜儀中位于兩球形面間電解液的導電電阻測出傾角變化，并結合金屬梁的長度通過計算得出兩走行軌的高差變化。

（三）、位移計

兩走行軌水平間距變化采用采用RW型電容式位移計進行監測，該電容感應式位移計采用電容感應原理，量測兩走行軌水平間距的變化。圖6（a）為安裝在軌道結構上的位移計。

（四）、測縫計

既有地鐵隧道結構的變形縫、結構與道床的裂縫均采用測縫計進行監測。測縫計原理與位移計原理相同。

3、數據管理與分析子系統

信息中心主控計算機接收到監測數據后，通過專業技術軟件進行整理、計算和分析，并繪制各種表格及曲線。對監測數據進行分析處理后，信息中心通過公共網絡傳輸到地鐵建設公司、地鐵運營公司及其他相關單位，實現數據的遠程實時傳送，必要時進行預警或發布警報。相關單位根據監測數據的變化情況，決定是否需要調整支護參數及采取相應的變形控制措施，以實現地鐵結構變形的動態控制，確保結構安全和運營正常。

4、基準點的布設方法

在遠離施工區域（60米外）不受施工、振動影響的堅實地方，開挖砌井將專用導線釘用混凝土澆搗密實，并設法保護。本次高程控制點的布設視監測工程現場的具體情況而定。

5、沉降測量

（一）、測點埋設：

監測點：采用2米直徑為10mm鋼釘直接深埋在軌道柵欄外側路基上，上口開挖用混凝土澆淘密實。

（二）、監測方法

采用獨立水準系，在不受施工影響且遠離其他未穩定的環境條件處各設置監測基準點。各監測點的高程是由通過水準基準點來測定各監測點高程。采用天寶DINI電子水準儀進行觀測。

6、遠程監測成果及分析

根據遠程自動監測系統的數據信息，既有地鐵結構變形縫脹縮、兩走行軌水平間距及橫向差異沉降無明顯變化，但隧道結構沉降和道床沉降較大，變形縫特別是位于新建車站上方的變形縫2處結構沉降最大，且變形縫兩側的結構差異沉降非常明顯，而這正是遠程監測的重點項目，表明施工前的結構變形預測分析是準確的，根據數值模擬預測分析所制定的遠程監測方案也是非常合理的。

五、結束語

對當前地鐵車站下穿既有線隧道施工中的遠程監測系統的問題等相關知識，進行了粗略的分析和研究。綜上分析，遠程監測工作的主要任務是運用科學的方法，促進工作的開展。

參考文獻

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