城市軌道交通運營期結構變形監測技術及實踐

中圖分類號 U231 文獻標識碼 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，其結構的安全性直接關系到列車運行安全和乘客生命安全1]。為掌握結構狀態并做好安全預警，在結構運營期需持續開展變形監測工作。

1 工程概況

1.1線路情況

濟南地鐵1號線是貫穿西部城區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 ，共設置車站11座。2019年1月全線通車運營，2019年至2022年，已完成8期結構變形監測，2023年按照新規要求重新梳理監測工作內容，完成了第9期監測。

1.2 變形監測必要性

軌道交通結構在運營期不僅存在自身結構風險，如不均勻沉降和位移、滲漏水等結構缺陷，同時也存在地層沉降、周圍巖體變化以及保護區鉆探打樁施工、地震火災災害等外部環境風險，會對結構運營安全產生重大影響。

通過技術手段客觀掌握結構變形情況可以及時發現并消除安全隱患，保證結構長期運營的安全性。同時將建設期與運營期數據進行系統整合，并定期對結構進行狀態評價、系統評估，可以進行預防性維護，實現全壽命周期設施管理，降低運維成本。

1.3 新規范特點

《城市軌道交通設施運營監測技術規范》（GB/T39559）[2-4]（以下簡稱新規范）系列規范為變形監測工作提供了標準化指導，也提出了更高的要求。

（1）監測內容的明確化。對結構監測內容提出了更為詳細和具體的要求，新增了技術狀況、結構安全、行車影響評價要求和方法。

（2）監測手段的智能化。根據監測需要對重點部位或特殊地段需要搭建實時采集數據的監測系統，實現多指標全面、連續評估。

（3）監測管理的科學化。對監測過程全流程進行了規范和標準化，強調了監測活動目的，為運營過程中的風險評估和安全措施提供支持。

2 監測原則

2.1 監測內容

結合新規范要求、結構設施維保要求及管理體系等因素，對隧道、橋梁、場段等建筑結構及線路重要附屬結構開展常規監測、安全監測、狀態評價、特殊監測。

2.2 監測點布設

監測點布設是結構監測工作開展的關鍵前提，不僅要符合規范要求，同時要科學、經濟、合理，根據新規范重新梳理后，確定點位布設原則見表1。

2.2 周期與頻率

結構變形監測周期與頻率的合理選取是確保結構設施安全以及行車運營安全的重要內容，其受到行業標準、規范、結構類型、技術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、深入的基礎前提下，確定周期與頻率見表2。

2.3 控制值及預警

根據《城市軌道交通結構安全保護技術規范》（CJJ/T 202—2013）[5]及行業相關規范要求，隧道、橋梁及場段建筑水平位移、豎向位移、收斂項目安全控制指標值均為 2 0 m m ，隧道變形縫沉降差異為 0 . 0 4 % L ， L 為沿隧道軸向兩監測點間距（mm），結構應力為 。

監測成果按正常、黃色預警、橙色預、紅色預警四個等級進行管理和控制。預警監測值見表3。

3 監測實踐

3.1工作流程

變形監測方案經專家評審后，按照現場巡查、數據處理及分析、報告編制、監測信息反饋及應急反饋等流程開展工作，見圖1。

3.2常規監測

常規監測即對全線結構開展沉降、水平位移、凈空收斂等監測，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）控制基準網測量。高程及水平基準網沿用建設期同精度控制網，分級布網、逐級控制并定期校核補充。高程基準點聯測工作量為87公里/年，水平基準點聯測68公里／年。

（2）控制點測量。豎向位移使用電子水準儀，按照二等水準測量要求選取附合水準路線進行測量，工作量為6432點/年；水平位移使用全站儀采用自由設站后方交會法（軌行區）和極坐標法（高架段墩頂）測量，工作量為3432點/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行測讀，應力監測采用電阻應變儀進行測讀，該期常規監測未開展裂縫及應力監測。

（3）監測情況。2023年常規監測成果報告1期，除R1C-ER-014等17個道床沉降點位出現黃色預警外，其余各常規監測項目該次變化量及累計變化量均處于正常范圍。

3.2安全監測

安全監測即對于主跨跨徑 1 2 0 m 及以上的梁橋等安全風險大的橋梁采用自動化監測設備開展動態監測，按季度出具監測報告。

（1）實施范圍。全線僅上跨濟菏高速的 8 0 m+1 3 0 m+ 8 0 m 預應力混凝土連續梁橋達到開展安全監測的標準。

（2）監測內容。荷載與環境監測，即溫度、濕度、風速風向共設置監測點位2處；結構整體靜、動力響應監測即振動、轉角、水平位移、豎向位移共設置監測點位14處；應力監測點位45處。

（3）監測情況。2023年安全監測成果報告4期，各項目此次變化量及累計變化量均處于正常范圍。

3.3 狀態評價

狀態評價即完成每期常規監測后開展一次技術狀況評價和行車影響評價，專項檢查和特殊地段監測后進行結構安全評價和行車影響評價。

（1）技術狀態評價。橋梁和隧道結構采用計權重的多項指標綜合評價和單項指標評定相結合的評定方法。2023年技術狀態評價報告1期中，橋梁結構技術狀態評價單元劃分為587個，評價結論均為1類；隧道結構技術狀態評價單元劃分為2665個，評價結論為2類1322個，4類1343個。

（2）行車影響評價。橋梁和隧道結構行車影響對照指標法進行評價。2023年行車影響評價報告1期中，橋梁結構行車影響評價單元劃分為587個，評價結論為Ⅱ類4個，其余均為I類；隧道結構行車影響評價單位為2594個，評價結論均為I類。

（3）結構安全評價。橋梁和隧道結構安全評價結合相關規范、設計資料、竣工驗收資料等進行安全性分析。2023年結構狀態基本處于正常狀態，未開展結構安全評價。

3.4特殊監測

特殊監測即因結構病害及不良地質條件等因素發生異常情況時，對影響區域加密觀測或采取時效性更強的監測，以便及時采取變形控制措施來確保結構安全。

（1）特殊地段。在線路下穿京臺高速、京滬高鐵，結構形式工法變化大、周邊環境及地質情況等12處位置劃定為特殊地段，在建設期及運營前2年進行了加密監測。

（2）監測實施。基于前8期特殊地段監測數據較為穩定的前提，2023年度未開展特殊監測工作，部分涉及地鐵保護區施工段落在常規監測中采用增加點位及頻次的方式開展監測。因2023年8月6日山東平原縣發生5.5級地震，距離線路約 7 0 k m 震感明顯，為此進行了震后加密監測，部分區段區域出現 1 ～ 3 m m 輕微隆起。

3.5成果運用

根據結構變形監測預警信息及各類評價結論，結合相關要求對結構開展針對性的檢查和維護保養。

4運營管理

4.1 管理體系

目前濟南地鐵運營公司按照部門、中心、班組分層級建立設備設施維護管理體系，橋梁隧道結構由各線路工建中心負責維護。考慮到結構變形監測具有專業性又有資質要求特點，結合自主維修人員配置及工作任務情況，按照自主 + 項目委外方式實施。

自主人員負責規范中要求開展的結構設施巡檢即為日常檢查、定期檢查等工作提供基礎數據，委外單位人員負責開展具體的監測活動并結合監測數據及基礎數據進行專業性評價。

4.2方法選擇

近年來，隨著測量新技術不斷發展，光柵傳感技術、三維激光掃描、全站儀自動化監測[等技術都不同程度地應用于軌道交通變形監測過程中，但綜合考慮測量精度、成本投入、數據可靠性、軌行區安全等因素，在該線路監測實施過程中除安全監測項目采用自動化監測外，其余均采用人工監測方式進行。

4.3軌道監測

新規范中對軌道監測也提出了相關要求，但綜合考慮現有軌道維護參照國鐵維護已經形成了更為細致的線路、探傷、動靜檢等全方位、全周期的維修保養及評價體系，未執行規范中關于軌道監測部分內容。

5 結束語

該文以濟南地鐵1號線作為實例，結合《城市軌道交通設施運營監測技術規范》（GB/T39559）系列規范要求及項目監測工作的實踐，對結構監測實施內容進行了分析和研究，并給出了規范實施建議。同時通過監測預警、結構評價認識到結構變形監測對全生命周期運營維護的重要性。未來，隨著測量、智慧運維等技術的不斷創新和發展，結構監測必將更加高效化、智能化。

參考文獻

[1]劉磊.城市軌道交通運營期主體結構變形監測分析[J]工程建設與設計，2018（20）：28-29.

[2]城市軌道交通設施運營監測技術規范第1部分：總則：GB/T39559.1—2020[S].北京：中國標準出版社，2021.

[3]城市軌道交通設施運營監測技術規范第2部分：橋梁：GB/T39559.2—2020[S].北京：中國標準出版社，2021.

[4]城市軌道交通設施運營監測技術規范第3部分：隧道：GB/T39559.3—2020[S].北京：中國標準出版社，2021.

[5]城市軌道交通結構安全保護技術規范：CJJ/T202—2013[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[6]孫秀和.自動化監測系統平臺在橋梁安全監測中的應用[J].山西建筑，2020（19）：194-196.