浅谈地铁施工过程中的变形监测技术

发表时间:2020/10/10   来源:《建筑实践》2020年第16期   作者: 1戴肖宁 2 戴明
[导读] 科技快速发展,地铁等新时代交通工具进入人们的生活,随之而来的是变形带来的安全隐患
        1戴肖宁   2 戴明
        1江苏省地质勘查技术院  江苏省南京市210008
        2江苏省地质调查研究院  江苏省南京市210018
        摘要:科技快速发展,地铁等新时代交通工具进入人们的生活,随之而来的是变形带来的安全隐患。地铁轨道的变形会被多方因素影响,如在地铁的修建期间轨道的结构变化会随地层的隆沉变化而变化。对地铁进行动态监测,做到随时掌握结构内部动态变化规律。合理正确的安排地铁变形监测项目,了解地层动态变化,把握地铁轨道及结构的沉降情况及地.上地下变形体的稳定性,为我们提供高精度、高效率、高可信度的形变反馈信息。
关键词:地铁施工;变形;监测技术
1 地铁施工监测技术
        地铁施工监测与地铁建设安全风险管理的关系:地铁建设安全风险管理的控制枢纽是风险评判和决策,而评判和决策的前提是获取准确、可靠的施工监测数据。通过采用各种先进的监测技术对潜在风险源进行监测,是获取地铁建设及周边建筑设施环境形变、变形的主要手段。而地铁建设的安全风险管理是通过对各种监测数据的分析,对各种风险源和潜在风险进行及时、有效地分析评判和评估,来控制和规避危险事件的发生,同时进行事后总结,从理论和实践上验证了监测数据,进而推进了地铁施工监测技术的发展。
        地铁建设施工工艺复杂,影响施工安全的因素众多,因此,对施工监测的要求也比较全面。表1为常规地铁监测项目。
        
        表1
2  变形监测方案的实施
        2.1 基准工作点的设置基准工作点设置在相对稳定车站结构,共布设垂直位移工作点埋设 3 个并进行编号,所有垂直位移工作点一周联测一次,车站内垂直位移工作点两次联测高程控制值为+1.0m m .
        2.2 沉降观测点的布设
        沉降测点分布在进、出线各监测断面内的隧道底拱轨道路基上,利用原有沉降测点或者采用冲击钻射钉枪在测点位置处埋入(或打入)顶部为光滑凸球状的钢钉,钢钉与混凝土体间不应有松动,测点处有明显的测量标记.
        2.3 周期观测
        2.3.1 观测周期的选取
        监测频率布置的基本原则是必须在确保运行安全的前提下,从实际出发,根据业主的要求,结合工程自身的特点,自始至终要与施工的进度相结合,满足施工工况的要求,在“全面、准确、及时”的原则下安排频率以及监测进程,尽可能建立起一个完整的监测预警系统.
        2.3.2 观测数据预警判断
        根据有关规定并结合工程的实际情况,工程施工期间轨道交通设施变形的控制及其监测报警值的确立,必须满足安全运行的条件,因此,报警值控制标准如下:
(1)建(构)筑物沉降 日报警值±2mm;累计报警值±16mm;控制值±20mm ;
        差异沉降或倾斜,累计报警值 - 1.6‰;控制值2‰;
(2)地表沉降(或隆陷) 日报警值±3mm;累计报警值±16mm+8mm或-24mm;控制值+10mm或-30mm;
(3)管线   刚性 日报警值±2mm;累计报警值±12mm;控制值±15mm;
                 柔性 日报警值±3mm;累计报警值±16mm;控制值±20mm;
(4)围护墙体顶部垂直位移 日报警值±2mm;累计报警值±16mm;控制值±20mm;
(5)围护墙体顶部水平位移 日报警值±2mm;累计报警值±16mm;控制值±20mm;
(6)围护结构变形监测(测斜) 日报警值±3mm;累计报警值±32mm;控制值±40mm;
(7)土体深层水平位移 日报警值±3mm; 累计报警值±32mm;控制值±40mm;
(8)坑外地下水位监测 日报警值±300mm; 累计报警值±800mm;控制值±1000mm;
        当以上各项指标如达到 70% 就报警.发生预警就要及时检查问题,解决问题,防止发生安全隐患.
        2.4 监测仪器的准备及观测
        2.4.1 监测仪器的准备
        观测点垂直沉降观测采用观测原理是用水准仪观测测点高程变化情况. 本次观测采用的仪器是徕卡 NA2 型水准仪及其配套的铟瓦合金尺. 采用该仪器观测精度可以达到0.5m m /(km ).
        隧道直径的收敛观测采用观测原理为首先在隧道中心横向直径位置安装测点,并用激光无棱镜反射全站仪读取隧道直径的绝对值,然后采用收敛尺对隧道中心横向直径进行高精度测试.最后将收敛尺监测的变化量累加到全站仪读取的隧道直径绝对值上,从而得到隧道直径变形的绝对变化.采用仪器是激光无棱镜反射全站仪 TCR1101 和美国SLOPE INDICATOR 公司的收敛尺. 测量精度可以达到0.13m m .
        2.4.2 沉降部分观测过程
        (1)建立水准测量控制网,在远离施工区域(大于 4H)的稳定的基础处设立 3 个基点,整个沉降测量系统采用二等水准测量,在此基础上联测其水准高程,位移采取单向定位测量方法.
        (2)每天工作开始前检查标尺水泡、仪器气泡,以及水准仪 i角,并做好记录,如发现异常应停止测量工作,送专业部门检修,合格后方可使用.
        (3)水准测量观测按二等要求采用单路线往返闭合测量,采用定人、定仪器、定标尺、定线路、定点进行观测.
3变形监测过程
        3.1地表沉降
        地铁沉降监测点应严格按照项目技术规定,在施工区域内埋设,通过钻孔或人工挖孔的方法,把监测点埋在路面结构下方,同时还需为监测点添加保护措施,埋设时应当注意监测点必须放平放稳,便于标记和保护。
        3.2建筑物体沉降和倾斜
        建筑物体布设监测点时我们通常选用钻孔的方式来埋点。当建筑物体发生局部沉降或倾斜时,根据数据运算便能够得到局部沉降或倾斜结果。
        3.3管线沉降
        地下管线监测点布设与基准点布设有大不同,我们需要在污水管、给水管、煤气管等管线方沟上布设。在布设监测点时,若管线封闭则用抱箍式埋点;若管线开放则在管线支墩上做一个支架,然后在支架上找监测点监测。
        3.4桩体水平位移
        我们采用在结构里预埋测斜管的方法、通过测斜仪监测不同深度位置水平位移。桩体水平位移整体表现呈正态形式分布,桩体越密集,水平位移越大。
4 结语
        地铁为现代我国最为便捷、快速的出行方式之一,能够在节约人们出行时间基础上,为人们提供便利。但地铁车站施工所涉及内容相对较多,而基坑变形亦为地铁施工中最为严重问题,若无法针对此问题进行解决,不但影响地铁未来发展,还将对我国人民人身及财产造成威胁,为使此问题得到解决,相关人员应针及时对桩顶水平位移现象进行观察,掌握桩体变形规律,合理控制钢支撑轴力,明确开挖及支撑顺序,进而保障施工质量,实现地铁车站基坑工程施工质量及效率的提升。
参考文献
        [1]杨海成,杜伟杰地铁车站基坑安全风险评估及监测分析研究一以杭州香积寺路地铁车站为例J.北京测绘 , 2018, 32( 11) : 1326-
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        [2]吕高乐,易领兵,杜明芳,李帅兵.软土地区双侧深基坑施工对邻近地铁车站及盾构隧道变形影响的分析[J]地质力学学报, 2018,
        24( 05) : 682-691.
        [3]刘芳,黄海波某地铁车站区域基坑盖挖法开挖有限元数值模拟[J].结构工程师, 2018, 34( 04) : 167-172
        [4]张正禄,等 . 地铁变形监测方案设计与变形分析 [J] 测绘信
        息与工程 ,2010 , 35(6):25.
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