利用電子水準(zhǔn)儀和全站儀實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營(yíng)期的沉降監(jiān)測(cè)和收斂斷面監(jiān)測(cè)

潘軍杰,唐明峰,葉 飛

(1. 武漢楚航測(cè)控科技有限公司，湖北 武漢 430223; 2. 武漢天寶耐特科技有限公司，湖北 武漢 430223)

天寶測(cè)繪解決方案專欄

利用電子水準(zhǔn)儀和全站儀實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營(yíng)期的沉降監(jiān)測(cè)和收斂斷面監(jiān)測(cè)

潘軍杰1,唐明峰1,葉 飛2

(1. 武漢楚航測(cè)控科技有限公司，湖北 武漢 430223; 2. 武漢天寶耐特科技有限公司，湖北 武漢 430223)

地鐵已經(jīng)成為人們出行的主要交通工具，地鐵運(yùn)營(yíng)的安全與人們的生活息息相關(guān)。地鐵運(yùn)營(yíng)期監(jiān)測(cè)是地鐵長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)的重要組成和基礎(chǔ)工作，監(jiān)測(cè)隧道運(yùn)營(yíng)期的沉降和收斂斷面變化規(guī)律，可為安全評(píng)估提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

本文主要研究地鐵運(yùn)營(yíng)期的沉降監(jiān)測(cè)和收斂斷面監(jiān)測(cè)的方法選擇、沉降監(jiān)測(cè)和收斂斷面布點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理分析，以及分析變化量是否滿足安全運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)或是否應(yīng)該警戒開(kāi)展自動(dòng)化測(cè)量及上報(bào)地鐵運(yùn)營(yíng)公司。

1 監(jiān)測(cè)方法選擇

1.1 沉降監(jiān)測(cè)方法選擇

本次沉降監(jiān)測(cè)外業(yè)選擇電子水準(zhǔn)儀測(cè)附合線路；內(nèi)業(yè)使用中鐵四院工程測(cè)量集成軟件SYADJ，計(jì)算沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程，并通過(guò)分析高程變化，判斷隧道地鐵運(yùn)營(yíng)區(qū)間是否安全。選用的儀器型號(hào)為Trimble DINI03，其每千米往返測(cè)量中誤差為0.3 mm。

1.2 收斂斷面監(jiān)測(cè)方法選擇

地鐵運(yùn)營(yíng)期收斂斷面監(jiān)測(cè)沒(méi)有國(guó)家或行業(yè)規(guī)范，可參考高速鐵路建設(shè)期的圍巖監(jiān)控量測(cè)方案和建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范，表1為隧道開(kāi)挖期間按位移速度確定的量測(cè)頻率。

表1 量測(cè)頻率(按位移速度)

根據(jù)表1可知，當(dāng)最小位移速度小于0.2 mm/d，監(jiān)測(cè)頻率為7 d一次，則量測(cè)7 d內(nèi)的最大變化量為1.4 mm，在此位移速度下，隧道區(qū)間處于安全狀態(tài)。

本文收斂斷面監(jiān)測(cè)方法采用Trimble S8全站儀(測(cè)角精度為1′，測(cè)距精度為1 mm+1×10-6D)和天寶TBC后處理軟件。用TBC后處理軟件將每個(gè)測(cè)站數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)名、北東高數(shù)據(jù)格式，利用Office軟件計(jì)算每個(gè)邊長(zhǎng)，對(duì)比幾次的數(shù)據(jù)分析變化，判斷地鐵運(yùn)營(yíng)期是否安全。

2 外業(yè)觀測(cè)

2.1 沉降監(jiān)測(cè)外業(yè)觀測(cè)

由于測(cè)量時(shí)間都在地鐵停運(yùn)后的晚上，必須給2 m因瓦尺配燈帶或照明設(shè)備。

沉降監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)建立的主要技術(shù)要求見(jiàn)表2。

表2 水準(zhǔn)觀測(cè)主要技術(shù)要求

若使用數(shù)字水準(zhǔn)儀與條碼尺，應(yīng)將有關(guān)參數(shù)、限差預(yù)先輸入，并按自動(dòng)觀測(cè)模式順序操作。由往測(cè)轉(zhuǎn)向返測(cè)時(shí)，兩根標(biāo)尺必須互換位置，并應(yīng)重新整置儀器。

2.2 收斂斷面外業(yè)觀測(cè)

全站儀架站點(diǎn)到1#、3#、5#的測(cè)距都在5 m以內(nèi)，最短測(cè)距為1.81 m，而全站儀在近距離測(cè)量中，i角和2c值都比較大，因此必須采用盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)取均值。外業(yè)采用不量?jī)x高極坐標(biāo)法設(shè)站，建站完畢，盤(pán)左依次觀測(cè)1#、3#、5#點(diǎn)，盤(pán)右依次觀測(cè)5#、3#、1#點(diǎn)，測(cè)量完畢保存數(shù)據(jù)，進(jìn)行下個(gè)斷面測(cè)量。外業(yè)測(cè)量全站儀十字絲中心一定要與反射片幾何中心重合。天頂3#點(diǎn)不能肉眼觀測(cè)瞄準(zhǔn)，可用激光指示進(jìn)行瞄準(zhǔn)輔助，測(cè)量時(shí)關(guān)閉激光指示。

3 數(shù)據(jù)處理及報(bào)告

3.1 沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理采用中鐵四院工程測(cè)量集成軟件SYADJ，數(shù)據(jù)平差處理需達(dá)到表3的各項(xiàng)指標(biāo)要求。

表3 沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指標(biāo)指標(biāo)

3.2 沉降監(jiān)測(cè)報(bào)告

沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)警戒值見(jiàn)表4，單次觀測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)2 mm或每天變化量超0.4 mm應(yīng)進(jìn)行密切關(guān)注，并及時(shí)匯報(bào)。

表4 沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警值

在觀測(cè)過(guò)程中，如有隧道附近地表荷載突然增減、隧道內(nèi)滲漏水突然加劇、隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常裂縫等情況，均應(yīng)建議采取相應(yīng)措施，必要時(shí)增加觀測(cè)次數(shù)。當(dāng)隧道突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴(yán)重裂縫時(shí)，應(yīng)立即上報(bào)，按照5～10 m加密沉降觀測(cè)點(diǎn)，期次可由3個(gè)月一次增加到3～7 d一次。必要時(shí)采用遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，達(dá)到持續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、確保運(yùn)營(yíng)安全的目的。

提交報(bào)告格式見(jiàn)表5。

3.3 收斂斷面數(shù)據(jù)處理

表5 階段性沉降監(jiān)測(cè)報(bào)告

斷面收斂觀測(cè)數(shù)據(jù)警戒值見(jiàn)表6,單次觀測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到5 mm或每天變化量超過(guò)0.4 mm應(yīng)進(jìn)行密切關(guān)注，并及時(shí)匯報(bào)。

表6 收斂斷面監(jiān)測(cè)警戒值

在觀測(cè)過(guò)程中，如有隧道附近地表荷載突然增減、隧道內(nèi)滲漏水突然加劇、隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常裂縫等情況，均應(yīng)建議采取相應(yīng)措施，必要時(shí)增加觀測(cè)次數(shù)。當(dāng)隧道突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴(yán)重裂縫時(shí)，應(yīng)立即上報(bào)，可按照5～30 m加密斷面，必要時(shí)采用遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，達(dá)到持續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、確保運(yùn)營(yíng)安全的目的。如達(dá)到下列情況時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施：①圓形預(yù)制管片結(jié)構(gòu)管片環(huán)收斂累計(jì)達(dá)到30 mm時(shí)，應(yīng)向業(yè)主匯報(bào)，建議加密觀測(cè)，采用遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，必要時(shí)采取處理措施；②對(duì)于特殊區(qū)段(前期因施工誤差進(jìn)行線路和限界調(diào)整的區(qū)段)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，收斂值累計(jì)L≤10 mm，達(dá)到臨界值時(shí)應(yīng)立即處理。

4 結(jié) 語(yǔ)

采用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行地鐵運(yùn)營(yíng)期沉降監(jiān)測(cè)，采用全站儀測(cè)量收斂斷面，可滿足地鐵運(yùn)營(yíng)期監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)要求。

由于地鐵沿線施工比較多，很多監(jiān)測(cè)都是在已經(jīng)發(fā)生形變后通過(guò)測(cè)量的數(shù)據(jù)反映出來(lái)的，總是有其滯后性。因此需提前預(yù)判可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)近一年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)生形變的區(qū)間，地鐵沿線50 m范圍內(nèi)的基坑開(kāi)挖、地上堆載及穿越沙土地帶的土壤含水量等都是誘發(fā)應(yīng)力源。應(yīng)該白天沿線巡視，發(fā)現(xiàn)開(kāi)挖堆載區(qū)域等要拍照做好記錄，晚上巡視和測(cè)量時(shí)應(yīng)對(duì)此區(qū)間特別留意。