基于青島地鐵某區間聯通工程的施工監測方法研究

武俊琦, 蘇繼超, 李 媛

(1.青島市勘察測繪研究院， 山東 青島 266033；2.青島巖土工程技術研究中心，山東 青島 266033)

0 引 言

青島地區巖土體結構屬于典型的“土巖結合”地層結構，以“上軟下硬”和含水量大為主要特點，增加了地鐵施工難度，尤其是對區間聯通工程的施工精度和施工質量影響較大[1]。因此，加強聯通工程施工監測是確保施工質量的主要措施之一。鑒于此，本文主要從以下3個方面分析聯通工程施工監測的方法及主要技術流程，為后續同類基坑工程施工提供參考。

1 地表及地下管線沉降監測

1.1 主要監測儀器及精度

地表及地下管線沉降監測是確保施工安全的基礎，也是分析施工沉降形變規律的基礎。本次地表及地下管線沉降監測儀器采用天寶DiNi精密電子水準儀及其配套的條碼銦鋼水準尺，該設備的標稱精度為0.3 mm/km[2]，其精度能夠滿足該地鐵施工精度要求。

1.2 監測點布設

1.2.1 地表沉降監測點布設

本次采用鉆具成孔方式布設，用工程地質取芯機將混凝土路面取出直徑120 mm圓形孔，原則為穿透硬化路面，清除孔底渣土，向孔洞內部注入適量清水養護，于孔洞內土層底部澆筑厚度為50 mm的混凝土，并振搗使之灌注密實，在孔洞中心植入長度不小于80 cm的螺紋鋼，頂部低于路面3～5 mm，以免行車對其影響，埋設套筒進行保護，套筒長度不小于15 cm，頂端與地面持平，孔洞頂部填充沙土，使其填充密實。共布設監測點7個斷面，49個監測點，編號為DC01-01/DC01-07～DC07-01/DC07-07(圖1)。

圖1 地表沉降測點布設示意圖

1.2.2 地下管線沉降監測點布設

地下管線沉降監測點應盡可能采用直接監測點的方式對其進行監測，在現場條件受限制的情況下也可以采用間接監測點的方式對其進行監測。結合現場施工工況，建議對污水管線及自來水管線各布設1個直接監測點方式進行監測，其余管線采取間接監測點方式進行監測，具體布設方法由施工單位綜合考慮布設。

(1)直接監測點。開挖土體暴露管線，將鋼片包裹在管線上并焊接好測量標志，頂部伸至路面并低于路面3～5 mm，以免行車對其影響，回填土后做好套筒保護。自來水管線和污水管線各布設1個監測點，編號為GXC01-03、GXC03-04。

(2)間接監測點。將頂部打磨成圓頭的鋼筋或水準釘打入地下管線垂直投影位置上方一定深度，作為間接監測點使用。自來水管線布設5個監測點，編號為GXC01-01、GXC01-02、GXC01-04、GXC01-05、GXC01-06。污水管線布設5個監測點，編號為GXC03-01、GXC03-02、GXC03-03、GXC03-05、GXC03-06。

1.3 監測方法

監測方法采用精密水準測量方法。將監測點及基準點建立閉合或附合水準路線，進行往返測，對監測數據進行平差計算后計算監測點的沉降值。

1.4 監測精度分析

本次采用的儀器精度為m=±0.3 mm，儀器每公里的往返測高差中數的偶然中誤差為±0.3 mm，按照三等垂直位移監測精度進行監測，前后視距長度應滿足小于等于50 m，以前后視距50 m計算，則1公里往返測測站數n=10，則各測站的測量高程中誤差為：

閉合路線的最弱點在中間測站，即第五站，最弱點的單程觀測高程中誤差為：

當采用往返測量時，最弱點高程中誤差為：

綜合以上計算，所使用的儀器滿足監測要求。

1.5 監測數據的處理

1.5.1 原始數據的預處理

通過傳送數據線及傳輸軟件將水準儀中數據導入數據處理表格，對其進行整理、檢查。將錯誤或廢棄數據標明原由備注，但不得擅自刪除任何數據。

1.5.2 監測數據的計算

參照相關規范，對預處理數據進行計算。日常監測偏差值之和為其累計變化量，本次值與前次值的差值為其本次變化量。“+”值表示隆起位移，“-”值表示沉降位移。

1.6 監測數據保存

采用全自動記錄電子水準儀進行監測，完成后形成電子原始數據文件，通過數據傳輸軟件傳輸至計算機中單獨文件夾保存，其所在硬盤分區嚴禁格式化。

2 拱頂沉降、凈空收斂及建(構)筑物沉降傾斜監測

2.1 主要監測儀器及精度

監測儀器選擇徠卡TS11電子全站儀，主要原因在于：①該儀器監測精度高，其角度誤差為±1.0″，距離誤差為±1 mm+1.5 ppm.D，監測精度能夠滿足本工程的實際需求；②該儀器操作簡便，通視靈活，適合于拱頂沉降、凈空收斂及建(構)筑物沉降監測，并能間接測量建(構)筑物傾斜度。

2.2 監測點布設

2.2.1 拱頂沉降及凈空收斂監測點布設

(1)聯絡通道兼泵站內，將貼有反光片的覘標焊接于長度10～30 cm的鋼筋端部作為監測原件，將監測原件嵌入初支面內，用云石膠固定作為監測點。隨著施工進度，在聯絡通道頂部兩側及中間位置選取3個斷面，共布設9個拱頂沉降測點，測點編號為GGC04-01/02/03、GGC06-01/02/03、GGC08-01/02/03；并在每個斷面兩側側壁的拱腰及拱腳位置選取3個剖面，共布設9組凈空收斂監測點，測點編號為GSL04-01/02/03、GSL06-01/02/03、GSL08-01/02/03,其中GSL04-01由GGC04-01/03組成，以此類推(圖2)。

圖2 拱頂沉降及凈空收斂測點布設剖面圖

(2)隧道內拱頂沉降測點采用反光片直接粘貼于管片上的形式布設。共布設28個測點，聯絡通道兼泵站左線小里程方向布設7個測點，測點編號為ZXGGC01、ZXGGC04、ZXGGC07、ZXGGC10、ZXGGC13、ZXGGC16、ZXGGC19，聯絡通道兼泵站左線大里程方向布設7個測點，測點編號為ZDGGC01、ZDGGC04、ZDGGC07、ZDGGC10、ZDGGC13、ZDGGC16、ZDGGC19，聯絡通道兼泵站右線小里程方向布設7個測點，測點編號為YXGGC01、YXGGC04、YXGGC07、YXGGC10、YXGGC13、YXGGC16、YXGGC19，聯絡通道兼泵站右線大里程方向布設7個測點，測點編號為YDGGC01、YDGGC04、YDGGC07、YDGGC10、YDGGC13、YDGGC16、YDGGC19；并于每個拱頂沉降測點所在斷面腰部分別設置1組凈空收斂測點，測點編號為ZXGSL01、ZXGSL04、ZXGSL07、ZXGSL10、ZXGSL13、ZXGSL16、ZXGSL19，ZDGSL01、ZDGSL04、ZDGSL07、ZDGSL10、ZDGSL13、ZDGSL16、ZDGSL19，YXGSL01、YXGSL04、YXGSL07、YXGSL10、YXGSL13、YXGSL16、YXGSL19，YDGSL01、YDGSL04、YDGSL07、YDGSL10、YDGSL13、YDGSL16、YDGSL19。

2.2.2 建(構)筑物沉降及傾斜監測點布設

由于場地條件受限，考慮到通視條件便利，監測點采用徠卡高精度反光片形式布設，兩根高壓電線桿的底部和頂部分別粘貼1個反光片，底部反光片作為沉降監測點，測點編號為JGC01、JGC02，和頂部的反光片一起作為電桿傾斜監測點，測點編號為JGQ01、JGQ02，位于1.5倍埋深范圍外的兩棟住宅樓的拐角處分別粘貼1個反光片，作為建筑物沉降監測點，測點編號為JGC03，JGC04。

2.3 監測方法

沉降觀測方法擬采用精密全站儀三角高程測量方法。將監測點及后視點建立一站觀測，通過對比每次測量后視點與監測點之間的高差進行計算監測點的沉降。

2.4 監測精度分析

本次采用的儀器測角精度即mv=±1″，測距精度即mS=±1 mm+1.5 ppm.D=±1.15 mm，根據本工程布設的觀測點位置，觀測距離不超過100 m，觀測距離S=100 m進行分析，豎向角度值不超過20°，按β=20°計算，高差精度假設為mH，測量單次。由于觀測距離較短，可以忽略球氣差等的誤差影響，主要誤差主要是測角誤差和測距誤差，根據計算得知mH=±0.87 mm，本次采用精密全站儀三角高程測量方法進行監測滿足規范的監測精度要求。

3 現場巡視監測

3.1 巡視的目的

區間聯絡通道工程容易發生的工程事故多為結構坍塌，周邊道路及建筑物沉陷、裂縫等，通過現場安全巡視往往能更及時的發現事故的前兆，特別是對暴雨天氣后區間周圍地表的一些細微變化，土體的局部的沉陷，地面與建筑的裂縫等的發現[3]。儀器的監測均是定量的數據，從數據上發現的往往是量變的過程，而規范和工程經驗的警戒限值都是長期沿用下來的安全底限，它是一個具體的量值。因此，現場安全巡視是地鐵監測的重要方法之一。

3.2 巡視的內容及要求

現場巡視的主要對象為工程結構自身和周邊環境，巡視內容主要包括隧道結構、周邊道路、地下管線、周邊建(構)筑物以及周邊鄰近施工情況等。

3.2.1 工程自身巡視

對聯絡通道施工過程中進行巡視，主要包括開挖面土質情況、施工工況、凍結面穩定性等；對隧道的結構體系進行巡視，主要包括隧道支撐體系情況，臨近聯絡通道處隧道管片是否有錯臺、裂縫、破損、滲漏水等情況。

3.2.2 周邊環境巡視

聯絡通道上方路面有無裂縫、沉陷、隆起、冒漿等情況；周邊建(構)筑物巡視開裂、剝落等情況，如裂縫寬度、深度、數量、走向、剝落體大小、發生位置、發展趨勢等；周邊管線情況，如管體或接口破損、滲漏，包括位置、類型、破損程度、滲漏情況、發展趨勢等；臨近施工情況，在施工程項目規模、結構、位置、進度，以及與軌道交通工程水平距離、垂直距離等。

4 結束語

綜上所述，地鐵聯通工程施工監測是提高施工質量和防治施工形變惡化的基礎，也是減少施工安全事故的前提。施工監測不僅需要定量的精準現代化監測儀器，而且需要傳統的現場巡視監測方法，通過不同監測方法的相互配合，能夠有效地提升監測質量，尤其是是對暴雨天氣后區間周圍地表的一些細微變化，土體的局部的沉陷，地面與建筑的裂縫等的發現，現場巡視監測更為直觀。