城市軌道交通運(yùn)營期結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測技術(shù)及實(shí)踐

中圖分類號 U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）08-0101-03

0 引言

城市軌道交通作為公共交通的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)的安全性直接關(guān)系到列車運(yùn)行安全和乘客生命安全1]。為掌握結(jié)構(gòu)狀態(tài)并做好安全預(yù)警，在結(jié)構(gòu)運(yùn)營期需持續(xù)開展變形監(jiān)測工作。

1 工程概況

1.1線路情況

濟(jì)南地鐵1號線是貫穿西部城區(qū)的一條南北走向的主干線，全長 2 6 . 1 k m ，地下線 9 . 7 k m ，高架線 1 6 . 2 k m 過渡段 0 . 2 k m ，共設(shè)置車站11座。2019年1月全線通車運(yùn)營，2019年至2022年，已完成8期結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測，2023年按照新規(guī)要求重新梳理監(jiān)測工作內(nèi)容，完成了第9期監(jiān)測。

1.2 變形監(jiān)測必要性

軌道交通結(jié)構(gòu)在運(yùn)營期不僅存在自身結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)，如不均勻沉降和位移、滲漏水等結(jié)構(gòu)缺陷，同時(shí)也存在地層沉降、周圍巖體變化以及保護(hù)區(qū)鉆探打樁施工、地震火災(zāi)災(zāi)害等外部環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，會對結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全產(chǎn)生重大影響。

通過技術(shù)手段客觀掌握結(jié)構(gòu)變形情況可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除安全隱患，保證結(jié)構(gòu)長期運(yùn)營的安全性。同時(shí)將建設(shè)期與運(yùn)營期數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)整合，并定期對結(jié)構(gòu)進(jìn)行狀態(tài)評價(jià)、系統(tǒng)評估，可以進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，實(shí)現(xiàn)全壽命周期設(shè)施管理，降低運(yùn)維成本。

1.3 新規(guī)范特點(diǎn)

《城市軌道交通設(shè)施運(yùn)營監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB/T39559）[2-4]（以下簡稱新規(guī)范）系列規(guī)范為變形監(jiān)測工作提供了標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)，也提出了更高的要求。

（1）監(jiān)測內(nèi)容的明確化。對結(jié)構(gòu)監(jiān)測內(nèi)容提出了更為詳細(xì)和具體的要求，新增了技術(shù)狀況、結(jié)構(gòu)安全、行車影響評價(jià)要求和方法。

（2）監(jiān)測手段的智能化。根據(jù)監(jiān)測需要對重點(diǎn)部位或特殊地段需要搭建實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多指標(biāo)全面、連續(xù)評估。

（3）監(jiān)測管理的科學(xué)化。對監(jiān)測過程全流程進(jìn)行了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化，強(qiáng)調(diào)了監(jiān)測活動目的，為運(yùn)營過程中的風(fēng)險(xiǎn)評估和安全措施提供支持。

2 監(jiān)測原則

2.1 監(jiān)測內(nèi)容

結(jié)合新規(guī)范要求、結(jié)構(gòu)設(shè)施維保要求及管理體系等因素，對隧道、橋梁、場段等建筑結(jié)構(gòu)及線路重要附屬結(jié)構(gòu)開展常規(guī)監(jiān)測、安全監(jiān)測、狀態(tài)評價(jià)、特殊監(jiān)測。

2.2 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)是結(jié)構(gòu)監(jiān)測工作開展的關(guān)鍵前提，不僅要符合規(guī)范要求，同時(shí)要科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理，根據(jù)新規(guī)范重新梳理后，確定點(diǎn)位布設(shè)原則見表1。

2.2 周期與頻率

結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測周期與頻率的合理選取是確保結(jié)構(gòu)設(shè)施安全以及行車運(yùn)營安全的重要內(nèi)容，其受到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、結(jié)構(gòu)類型、技術(shù)手段等多方面因素的影響和制約。在確保日常巡檢工作全面、深入的基礎(chǔ)前提下，確定周期與頻率見表2。

2.3 控制值及預(yù)警

根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T 202—2013）[5]及行業(yè)相關(guān)規(guī)范要求，隧道、橋梁及場段建筑水平位移、豎向位移、收斂項(xiàng)目安全控制指標(biāo)值均為 2 0 m m ，隧道變形縫沉降差異為 0 . 0 4 % L ， L 為沿隧道軸向兩監(jiān)測點(diǎn)間距（mm），結(jié)構(gòu)應(yīng)力為 。

監(jiān)測成果按正常、黃色預(yù)警、橙色預(yù)、紅色預(yù)警四個(gè)等級進(jìn)行管理和控制。預(yù)警監(jiān)測值見表3。

3 監(jiān)測實(shí)踐

3.1工作流程

變形監(jiān)測方案經(jīng)專家評審后，按照現(xiàn)場巡查、數(shù)據(jù)處理及分析、報(bào)告編制、監(jiān)測信息反饋及應(yīng)急反饋等流程開展工作，見圖1。

3.2常規(guī)監(jiān)測

常規(guī)監(jiān)測即對全線結(jié)構(gòu)開展沉降、水平位移、凈空收斂等監(jiān)測，掌握線路的沉降、橋隧水平位移以及隧道凈空收斂等情況并開展日常巡視工作。

（1）控制基準(zhǔn)網(wǎng)測量。高程及水平基準(zhǔn)網(wǎng)沿用建設(shè)期同精度控制網(wǎng)，分級布網(wǎng)、逐級控制并定期校核補(bǔ)充。高程基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測工作量為87公里/年，水平基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測68公里／年。

（2）控制點(diǎn)測量。豎向位移使用電子水準(zhǔn)儀，按照二等水準(zhǔn)測量要求選取附合水準(zhǔn)路線進(jìn)行測量，工作量為6432點(diǎn)/年；水平位移使用全站儀采用自由設(shè)站后方交會法（軌行區(qū)）和極坐標(biāo)法（高架段墩頂）測量，工作量為3432點(diǎn)/年；凈空收斂采用紅外激光測距儀（縱向）和鋼尺收斂儀（橫向）測量，工作量為1388組/年；裂縫張開量采用裂縫觀測儀進(jìn)行測讀，應(yīng)力監(jiān)測采用電阻應(yīng)變儀進(jìn)行測讀，該期常規(guī)監(jiān)測未開展裂縫及應(yīng)力監(jiān)測。

（3）監(jiān)測情況。2023年常規(guī)監(jiān)測成果報(bào)告1期，除R1C-ER-014等17個(gè)道床沉降點(diǎn)位出現(xiàn)黃色預(yù)警外，其余各常規(guī)監(jiān)測項(xiàng)目該次變化量及累計(jì)變化量均處于正常范圍。

3.2安全監(jiān)測

安全監(jiān)測即對于主跨跨徑 1 2 0 m 及以上的梁橋等安全風(fēng)險(xiǎn)大的橋梁采用自動化監(jiān)測設(shè)備開展動態(tài)監(jiān)測，按季度出具監(jiān)測報(bào)告。

（1）實(shí)施范圍。全線僅上跨濟(jì)菏高速的 8 0 m+1 3 0 m+ 8 0 m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋達(dá)到開展安全監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）監(jiān)測內(nèi)容。荷載與環(huán)境監(jiān)測，即溫度、濕度、風(fēng)速風(fēng)向共設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位2處；結(jié)構(gòu)整體靜、動力響應(yīng)監(jiān)測即振動、轉(zhuǎn)角、水平位移、豎向位移共設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位14處；應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)位45處。

（3）監(jiān)測情況。2023年安全監(jiān)測成果報(bào)告4期，各項(xiàng)目此次變化量及累計(jì)變化量均處于正常范圍。

3.3 狀態(tài)評價(jià)

狀態(tài)評價(jià)即完成每期常規(guī)監(jiān)測后開展一次技術(shù)狀況評價(jià)和行車影響評價(jià)，專項(xiàng)檢查和特殊地段監(jiān)測后進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全評價(jià)和行車影響評價(jià)。

（1）技術(shù)狀態(tài)評價(jià)。橋梁和隧道結(jié)構(gòu)采用計(jì)權(quán)重的多項(xiàng)指標(biāo)綜合評價(jià)和單項(xiàng)指標(biāo)評定相結(jié)合的評定方法。2023年技術(shù)狀態(tài)評價(jià)報(bào)告1期中，橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)評價(jià)單元劃分為587個(gè)，評價(jià)結(jié)論均為1類；隧道結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)評價(jià)單元劃分為2665個(gè)，評價(jià)結(jié)論為2類1322個(gè)，4類1343個(gè)。

（2）行車影響評價(jià)。橋梁和隧道結(jié)構(gòu)行車影響對照指標(biāo)法進(jìn)行評價(jià)。2023年行車影響評價(jià)報(bào)告1期中，橋梁結(jié)構(gòu)行車影響評價(jià)單元劃分為587個(gè)，評價(jià)結(jié)論為Ⅱ類4個(gè)，其余均為I類；隧道結(jié)構(gòu)行車影響評價(jià)單位為2594個(gè)，評價(jià)結(jié)論均為I類。

（3）結(jié)構(gòu)安全評價(jià)。橋梁和隧道結(jié)構(gòu)安全評價(jià)結(jié)合相關(guān)規(guī)范、設(shè)計(jì)資料、竣工驗(yàn)收資料等進(jìn)行安全性分析。2023年結(jié)構(gòu)狀態(tài)基本處于正常狀態(tài)，未開展結(jié)構(gòu)安全評價(jià)。

3.4特殊監(jiān)測

特殊監(jiān)測即因結(jié)構(gòu)病害及不良地質(zhì)條件等因素發(fā)生異常情況時(shí)，對影響區(qū)域加密觀測或采取時(shí)效性更強(qiáng)的監(jiān)測，以便及時(shí)采取變形控制措施來確保結(jié)構(gòu)安全。

（1）特殊地段。在線路下穿京臺高速、京滬高鐵，結(jié)構(gòu)形式工法變化大、周邊環(huán)境及地質(zhì)情況等12處位置劃定為特殊地段，在建設(shè)期及運(yùn)營前2年進(jìn)行了加密監(jiān)測。

（2）監(jiān)測實(shí)施。基于前8期特殊地段監(jiān)測數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定的前提，2023年度未開展特殊監(jiān)測工作，部分涉及地鐵保護(hù)區(qū)施工段落在常規(guī)監(jiān)測中采用增加點(diǎn)位及頻次的方式開展監(jiān)測。因2023年8月6日山東平原縣發(fā)生5.5級地震，距離線路約 7 0 k m 震感明顯，為此進(jìn)行了震后加密監(jiān)測，部分區(qū)段區(qū)域出現(xiàn) 1 ～ 3 m m 輕微隆起。

3.5成果運(yùn)用

根據(jù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測預(yù)警信息及各類評價(jià)結(jié)論，結(jié)合相關(guān)要求對結(jié)構(gòu)開展針對性的檢查和維護(hù)保養(yǎng)。

4運(yùn)營管理

4.1 管理體系

目前濟(jì)南地鐵運(yùn)營公司按照部門、中心、班組分層級建立設(shè)備設(shè)施維護(hù)管理體系，橋梁隧道結(jié)構(gòu)由各線路工建中心負(fù)責(zé)維護(hù)。考慮到結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測具有專業(yè)性又有資質(zhì)要求特點(diǎn)，結(jié)合自主維修人員配置及工作任務(wù)情況，按照自主 + 項(xiàng)目委外方式實(shí)施。

自主人員負(fù)責(zé)規(guī)范中要求開展的結(jié)構(gòu)設(shè)施巡檢即為日常檢查、定期檢查等工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，委外單位人員負(fù)責(zé)開展具體的監(jiān)測活動并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)性評價(jià)。

4.2方法選擇

近年來，隨著測量新技術(shù)不斷發(fā)展，光柵傳感技術(shù)、三維激光掃描、全站儀自動化監(jiān)測[等技術(shù)都不同程度地應(yīng)用于軌道交通變形監(jiān)測過程中，但綜合考慮測量精度、成本投入、數(shù)據(jù)可靠性、軌行區(qū)安全等因素，在該線路監(jiān)測實(shí)施過程中除安全監(jiān)測項(xiàng)目采用自動化監(jiān)測外，其余均采用人工監(jiān)測方式進(jìn)行。

4.3軌道監(jiān)測

新規(guī)范中對軌道監(jiān)測也提出了相關(guān)要求，但綜合考慮現(xiàn)有軌道維護(hù)參照國鐵維護(hù)已經(jīng)形成了更為細(xì)致的線路、探傷、動靜檢等全方位、全周期的維修保養(yǎng)及評價(jià)體系，未執(zhí)行規(guī)范中關(guān)于軌道監(jiān)測部分內(nèi)容。

5 結(jié)束語

該文以濟(jì)南地鐵1號線作為實(shí)例，結(jié)合《城市軌道交通設(shè)施運(yùn)營監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB/T39559）系列規(guī)范要求及項(xiàng)目監(jiān)測工作的實(shí)踐，對結(jié)構(gòu)監(jiān)測實(shí)施內(nèi)容進(jìn)行了分析和研究，并給出了規(guī)范實(shí)施建議。同時(shí)通過監(jiān)測預(yù)警、結(jié)構(gòu)評價(jià)認(rèn)識到結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測對全生命周期運(yùn)營維護(hù)的重要性。未來，隨著測量、智慧運(yùn)維等技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，結(jié)構(gòu)監(jiān)測必將更加高效化、智能化。

參考文獻(xiàn)

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