城市地鐵保護監測方案研究

邱友根

南昌軌道交通集團有限公司 江西 南昌 330000

在臨近地鐵范圍的工程施工過程中，很可能會對地鐵隧道結構產生影響，從而危及地鐵的安全運營，因此，對既有的地鐵隧道進行變形監測和保護是保證地鐵正常運營的有效方式之一。在對地鐵進行保護監測的過程中，明確監測對象、監測范圍、監測點布置，掌握地鐵隧道沉降和收斂變形情況顯得尤為重要。因此，針對某一上跨地鐵隧道的工程來探討對地鐵進行保護監測有著重要的現實意義。

一、項目工程概況

牛行水廠二期渾水管工程擬對紅谷灘部分區域進行開挖，埋設DN1200PCCP管，其中涉及春暉路至飛虹路區間的鳳凰中大道段的開挖位于已運營的南昌地鐵1號線的正上方。該段現狀地面標高19－20米，在開挖施工過程中主要分為三部分的開挖分別為：砂墊層開挖0.2米、PCCP管層開挖1.2米、管頂覆土層開挖2.0米，總計開挖深度為3.4米。

工程施工區域對地鐵隧道有著一定的影響，其主要表現在：影響區域為廬山南大道站－綠茵路站上行線及下行線K7＋300～K7＋600范圍，涉及盾構環號為120－360環；廬山南大道站－綠茵路站上行線及下行線K7＋300～K7＋600范圍的盾構環號為120－360環，地鐵軌面高程約為3.3－4.8米。盾構環的縱向直徑約4.8米、橫向直徑約5.4米，盾構環厚度0.3米。故盾構頂的高程約為8.4－9.9米。牛行水廠二期渾水管工程開挖最深處的高程約為15.6－16.6米。兩者相距最短距離約5.7米。當前相應的隧道結構有一定的沉降及收斂變形異常。

二、地鐵保護監測的必要性

根據本項目基坑與地鐵結構的位置關系，可判斷牛行水廠二期渾水管工程的施工處于對地鐵1號線一般影響區，接近程度為非常接近，故外部作業影響等級劃分為一級。根據《南昌市軌道交通條例》、南昌地鐵保護相關規定，應在外部開挖施工期間應對地鐵1號線結構實施監測。通過監測，掌握在該項目施工過程中對地鐵結構的影響變化，為建設方及管理方提供及時可靠的數據和信息，評定項目施工對既地鐵結構的影響，為及時判斷既有線路的結構安全提供依據，對可能發生的事故提供及時、準確的預報，使有關各方有時間做出反應，保障地鐵結構安全。

三、地鐵保護監測方法

1、監測范圍及項目。在本項目中，由于項目施工與地鐵隧道結構非常接近，因此，需要明確其監測范圍及監測項目。本項目中對地鐵結構的監測范圍主要是地鐵1號線廬山南大道站－綠茵路站上行線及下行線K7＋300～K7＋600范圍，涉及盾構環號為120－360環。監測的項目主要是隧道道床沉降監測以及盾構隧道水平收斂及垂直收斂監測。此外，還要對監測的周期進行明確，由于牛行水廠二期渾水管工程在南昌地鐵1號線保護區范圍內施工周期為三周，故整個監測周期也為三周。施工前進行1次初始值測量，施工期間按照3次/1周頻率進行監測，施工期間共計測量11次，施工結束一定時間后，再對監測一次。

2、監測點的布置。地鐵1號線廬山南大道站－綠茵路站上行線及下行線K7＋300～K7＋600范圍，盾構環號為120－360環。每5環布設一監測點組，每組含1個道床沉降監測點、2條收斂測線(水平及垂直方向)。如圖所示：

收斂監測點的布設過程中，水平收斂監測布設時借助水平尺、投線儀等儀器進行監測點位置選取，使監測點布設位置靠近隧道腰部。監測點采用Leica反射片黏貼在管片內壁。收斂監測采用全站儀以非接觸方式進行，儀器設站點采用與收斂點位于同一斷面上的道床沉降監測點，在隧道前進方向左側高于地面點約1.5米管片上刻“十”字型標志作為設站定向點。

沉降監測點的布設過程中，隧道內道床上垂直位移監測點采用頂部呈半球型的不銹鋼膨脹螺栓為標志，統一規格，用鉆孔機引孔用混凝土填充后打入道床軌枕內，一般布設在軌道中心線上。監測點一般布設在道床中心，有浮置板道床或中間有排水溝的布點在隧道前進方向右側結構上(不得破壞其他設施設備)。

3、沉降監測。本項目采用精密水準方式進行沉降監測。根據《城市軌道交通工程測量規范》(GB50308－2008)規定，將誤差控制在合理范圍內。在監測點變形穩定性方面，如果相鄰兩期監測點的變形分析通過比較相鄰兩期的最大變形量與極限誤差(取兩倍中誤差)來進行，當變形量小于極限誤差時，可認為該監測點在這兩個周期內沒有變形或變形不顯著；如果對多期變形監測成果，當相鄰周期變形量小，但多期呈現出明顯的變化趨勢時，可視為本期有變形趨緩。并通過繪制變形分布曲線圖、變形量歷時圖，對監測數據的變化規律、影響范圍進行變形趨勢分析。

4、收斂監測。本項目隧道收斂監測采用“高精度全站儀＋反射片”固定測線收斂監測方法。采用高站儀固定設站點，分別測量每個斷面兩側腰線的同組收斂監測點，獲得監測點的相對三維坐標，計算該收斂測線長度。在監測點變形穩定性方面，如果相鄰兩期監測點的變形分析通過比較相鄰兩期的最大變形量與極限誤差(取兩倍中誤差，中誤差取收斂估算精度0.75 mm)來進行，當變形量小于極限誤差時，可認為該監測點在這兩個周期內沒有變形或變形不顯著。如果對多期變形監測成果，當相鄰周期變形量小，但多期呈現出明顯的變化趨勢時，應視為本期有變形趨緩。并通過繪制變形分布曲線圖、變形量歷時圖，對監測數據的變化規律、影響范圍進行變形趨勢分析。

四、監測成果分析

監測項目 累計變形量預警值 報警值道床沉降監測 4.0 mm 6.0mm垂直收斂監測 4.0 mm 6.0 mm水平收斂監測 4.0 mm 6.0 mm

1、變形控制值。本次監測沉降、收斂變形控制值如下：2、監測分析。本項目監測初始值采集于2018年11月15日，截至2018年12月30日，監測成果顯示：上行線隧道累計沉降量最大值為－1.2 mm，下行隧道累計沉降量最大值為＋1.1 mm，變形量不顯著且無明顯沉降變形趨勢，隧道沉降點累計沉降量均沒有超過預警值與報警值。

上行隧道水平收斂累計變化量最大值為＋2.2 mm，上行隧道垂直收斂累計變化量最大值為－2.5 mm；下行隧道水平收斂累計變化量最大值為＋2.0 mm，下行隧道垂直收斂累計變化量最大值為－2.6 mm。隧道水平收斂和垂直收斂均無明顯變形趨勢，隧道水平收斂測線和垂直收斂測線累計變化量均沒有超過預警值與報警值。

結束語

綜上所述，當一個工程臨近地鐵隧道結構，且可能會對其穩定性及運營安全產生影響的時候，就必須要對地鐵進行保護和監測，以保證地鐵的正常運營和項目的正常施工。在保護性監測過程中，相關人員必須要合理布置監測點，并采取適當的方法進行監測，保證監測數據的合理性，進而為地鐵的正常運行提供有效的保護。