地鐵保護區監測方案設計與監測數據分析

付小虎

（南昌市測繪勘察研究院有限公司 江西 南昌 330038）

1 引言

項目位于某市老城區,施工現場正下方有地鐵N號線。XX 路改造工程全線調整為雙向六車道，即拆除兩側綠化分隔帶，中間為30m 寬車行道，兩側設置5m 左右寬人行道。本次XX 路改造道路起點接A 大道X線，樁號為K0+012.676,終點接B路交叉口，樁號為K0+371.563,全長為358.887m。正下方有地鐵N號線E 站及E 站～F 站區間。其中，雨水管基坑上跨地鐵N 號線E 站出入口及E 站～F 站區間，距1 號出入口最小豎向凈距約1.4m；距區間最小豎向凈距約12.0m。本項目施工對地鐵N 號線及周邊環境的影響是不可避免的，因此在施工期間應對地鐵N 號線進行連續監測，為判斷N 號線結構安全狀況及時提供依據，對可能存在的危險及時處理。

2 監測方案設計

2.1 監測范圍

本項目監測范圍為工程所對應地鐵區間外延50m，對應里程為ZDK13+016～ZDK13+326，上行線約310m，下行線約310m，共約620m；E 站站廳層；A大道改造工程跨越地鐵段，對應里程為ZDK12+670～ZDK12+754，上行線約84m，下行線約84m，共約168m。

2.2 監測內容

為保證地鐵結構的安全，在工程施工的各個階段必須對地鐵結構進行現場監測。監測內容為地鐵隧道管徑收斂監測、地鐵隧道拱頂沉降監測、既有線路結構沉降監測。

2.3 監測網布設

（1）控制點布設

本項目沉降監測控制網包括基準點、工作基點，控制網監測起算于基巖水準點。工作基點按國家規程規范要求進行埋設，采用混凝土水準標石埋設，具體按現場的條件選擇埋設位置。

（2）監測點布設

充分利用現有的監測點，新增監測點在此基礎上加密布設。拱頂下沉監測點、收斂監測點、沉降監測點布設在同一個斷面[1]。主要影響區域按12m 間距布設，外延50m 區域按24m 間距布設。拱頂沉降監測48 點，隧道沉降監測48 點，收斂監測48 條。如圖1所示。

圖1 監測點位布設圖

（3）隧道拱頂沉降監測點布設

拱頂沉降點原則上應布置在與道床中心的測釘對應的隧道頂端，監測點采用Leica 反射片粘貼在管片內壁，或用油漆作固定標記。

（4）隧道管徑收斂監測點布設

隧道管徑收斂采用全站儀固定基線收斂監測。監測點原則上應布置在隧道腰部中心，避開其他終端設備設施，每個斷面1 條基線共2 個監測點，監測點采用Leica 反射片粘貼在管片內壁。反射片四周做好標識，以防反射片萬一脫落后，進行準確補粘。每次測量前，注意檢查反射片是否松動或變形[2]。如圖2所示。

圖2 管徑收斂監測點布設示意圖

隧道管徑收斂監測斷面與沉降監測點布設在同一斷面上。收斂對中點應與沉降監測點共用，道床沉降監測點直接作為管徑收斂測量的架站點。

（5）既有線路結構沉降監測點布設

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左側結構上（不得破壞其他設備設施）。監測點應避開隧道結構變形縫，隧道內設置的監測點應避開疏散平臺和隧道內的管線、終端設備[3]。盾構隧道沉降監測點布設如圖3所示

圖3 盾構隧道沉降監測點布設示意圖

2.4 監測預警

根據《城市軌道交通結構安全保護技術規范》（CJJ/T202?2013），監測預警等級劃分及應對措施應符合表1的規定。

表1 地鐵變形監測項目及警戒值

同時根據以往類似工程經驗，提出各個監測項目的警戒值及報警值，詳見表2。

表2 地鐵變形監測項目及警戒值

上監測項目及警戒值需報地鐵管理部門備案確認后執行。

2.5 監測周期控制

監測周期能及時反映地鐵變形的漸變過程，本項目施工距離地鐵隧道較近，其對隧道的影響相對較大，應增加監測周期。根據《城市軌道交通結構安全保護技術規范》（CJJ/T202?2013）及以往相關監測經驗，本項目監測周期將持續3 個月左右，分為三個部分：施工前、施工期間、施工后[4]。各施工階段的監測頻率如表3所示。

表3 地鐵保護區監測頻率

若施工方工期延長，則相應地延長監測時間。以上監測周期及頻率最終以運營分公司批準作業的時間為準。

2.6 監測方法

（1）沉降監測方法

在基坑施工影響范圍外的車站或隧道中布設工作基點，各1 個工作基點和2 個檢核點，每個月進行一次復測，以保證監測精度。根據相關規范以及過往監測經驗，本次沉降監測等級為II 級，根據《城市軌道交通工程測量規范》（GB50308?2008）規定，水準測量沉降監測主要技術指標要求見表4。

表4 沉降監測網的主要技術指標

在測量過程中，為了提高監測網的精度和可靠性，沉降監測起算于沿線基巖水準點，聯測布設在每個車站的左、右線站臺處的工作基點，在上行隧道區間、下行隧道區間各布置一條水準線路，有聯絡通道的，線路通過旁通道連接并通過站臺間的工作基點形成附和水準線路。相鄰兩個車站的四個工作基點形成閉合水準網。

（2）隧道管徑收斂監測方法

采用高精度全站儀（Leica TS50 全站儀）自由設站的方式，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，計算該斷面兩側腰線的基線長度。為保證監測精度，避免小角度觀測對精度的影響，自由設站時每站測量1 個監測斷面，儀器架設在該斷面道床中間進行觀測。測量中均采用相同觀測方法，每個監測斷面設站點固定，并使用同一人員和儀器進行觀測，測量數據均為四次測量取平均值。

（3）拱頂沉降監測方法

拱頂沉降以道床中心的測釘及對應隧道頂端的反射片（或標記）構成一條垂直收斂基線為基礎。垂直收斂基線長度加上道床中心的測釘的高程即為拱頂點的高程，兩次的差值為拱頂沉降量。

3 監測數據分析

3.1 隧道沉降監測數據分析

道床沉降監測采用精密水準方式進行測量。部分沉降監測點沿用地鐵N 號線結構長期結構監測項目已有沉降監測點。XX 路改造施工安全保護區專項監測點在已有監測點基礎上進行加密，監測數據顯示道床沉降監測點累計沉降量均小于?1.5mm，平均累計沉降量為?0.5mm，遠小于預警值±4.0mm且無明顯沉降趨勢，如圖4所示。

圖4 隧道沉降曲線圖

3.2 隧道拱頂沉降監測數據分析

隧道拱頂沉降監測點沉降量采用精密水準結合三角高程方式進行。X 路改造施工安全保護區專項監測點在已有監測點基礎上進行加密，監測數據顯示隧道拱頂沉降監測點累計沉降量均小于?2.9mm，平均累計沉降量為1.1mm，小于預警值±4.0mm 且無明顯快速沉降趨勢，如圖5所示。

圖5 隧道拱頂沉降曲線圖

3.3 收斂監測數據分析

收斂監測點部分沿用地鐵N 號線結構長期結構監測項目已有收斂監測點，X 西路改造施工安全保護區專項監測點在已有監測點基礎上進行加密，監測數據顯示監測點收斂變形量均小于2.7mm，小于預警值±4.0mm，無明顯變形趨勢，如圖6所示。

圖6 收斂監測曲線圖

4 結束語

在XX 路改造工程地鐵N 號線保護區監測實例中，獲取的監測數據顯示變形量均在預警值內，無明顯變形趨勢。隨時對地鐵保護區進行監測以確保地鐵的運行安全很有必要，說明其監測方案設計切實可行，為地鐵自動化監測提供了寶貴的經驗，值得借鑒。