大型站房臨近既有線路施工智慧監測監控技術

李延昌

（中鐵建設集團南方工程有限公司 廣州 514400）

0 引言

隨著城市軌道交通的不斷發展和城市交通需求的增加，大型站房的建設和維護變得越來越重要［1］，這些站房在服務人們出行的同時，也承載著重要的交通樞紐功能。然而，在已有鐵路線路周邊進行大型站房施工時，會面臨一系列復雜的挑戰和潛在風險［2］，施工活動可能會對鐵路線路的結構穩定性產生影響，如地基沉降、結構振動開裂等［3-6］，這對鐵路運營的安全性和施工進度產生不利影響。因此，必須采取適當的保護措施和監測技術來確保施工過程的安全性和順利進行，通過加強施工過程中的監控測量，可以及時將由施工活動引起的一系列動態變化信息反饋給施工單位，使其能夠在現場及時調整施工參數，優化改進施工方法，以避免危及鐵路行車運營安全和影響施工進度的事故發生［7］。

本文依托新建廈門北站項目，重點闡述如何以5、6 號地鐵出入口施工過程中的監測數據為依據，用以指導現場施工情況，并在此基礎上總結智慧監測監控技術，為類似交通樞紐項目的施工提供重要的參考依據。

1 工程背景

廈門北高鐵站房位于地鐵4 號線廈門北車站北側，以地鐵地下結構外擴50 m 為界，新建站房部分施工范圍已進入4 號線地鐵保護范圍。4 號線廈門北站是廈門北至翔安機場段的第二座車站，該站與1 號線廈門北站“T”型換乘，換乘節點范圍內的主體結構已在1號線實施。目前結構已封頂，頂板已回填，車站兩側接盾構區間，兩側區間均已洞通，計劃于2021 年底完成鋪軌。

擬建工程與地鐵結構關系如圖1 所示，灰色填充部分為既有結構，包括既有地鐵1號線及4號線結構、1號線車站與4號線車站之間夾心地既有樁基承臺。

圖1 擬建工程與地鐵結構平面關系Fig.1 Plan View of the Proposed Works in Relation to the Metro Structure

根據對地鐵結構的影響，擬建工程可分為以下幾個部分：

⑴高鐵站房社會連廊通道。采用圍護樁或雙排樁支護，圍護樁距離1 號線區間外邊線凈距約30 m，圍護樁范圍內采用放坡分步開挖。

⑵高鐵代建4 號線廈門北站出入口（圖1 中綠色填充部分）及1、4號線車站連接通道（圖1中黃色填充部分），出入口包括5A、5B、6A 和6B 四個出入口，車站連接通道共四處，與車站主體一樣，附屬及連接通道同樣采用明挖順筑法施工，基坑采用圍護樁+內支撐支護體系。

⑶4 號線北側新建扶壁式擋墻（圖1 中紅色填充部分），擋墻采用樁基礎。

⑷1 號線與4 號線周邊的新建樁基及承臺（圖1中藍色部分），4 號線車站以南為夾心地樁基，樁基主要用于既有廈門北站改造工程及夾心地頂棚基礎，4號線車站以北樁基為新建站房樁基礎。

擬實施的1 號線與4 號線換乘連接通道共包括4 個連接口，基坑最大長度10.2 m，最大寬度10.9 m，最大深度10.5 m。圍護結構采用圍護樁+內支撐體系，圍護樁樁徑?800 mm，樁間距1 000 mm。一共采用兩道內支撐，第一道支撐為混凝土支撐，間距8 m，第二道為鋼支撐，間距4 m。換乘連接通道統一采用地下單層單跨閉合框架結構，外設全包防水層。

2 智慧監測監控技術

通過實施監測工作，可以獲得既有線車站和區間結構在工程施工影響范圍內的變化情況。尤其是采用自動化監測技術，施工方能夠實時獲得現場周邊信息，從而評估施工對既有站房結構的影響，從而將信息及時反饋給建設方和線路運營方［8］，避免出現既有線路結構和運營的安全狀況。同時，智慧監測監控技術能夠對現場信息進行處理和計算，當現場關鍵點出現不利趨勢時，能夠進行系統預警，使線路相關方能有充足的時間做出應急預案，避免惡性事故的發生，并確保既有線的安全運營。

2.1 監測要求

本監測為既有地鐵隧道保護施工監測，設計里程范圍為YDK32+083.485-YDK32+329.574，隧道長度246.089 m，監測內容主要有隧道拱頂沉降、道床沉降、水平收斂，軌道位移水位監測以及隧道外圍護樁變形等監測。當變形異常時應采取相應措施，并進一步對地鐵主體結構進行監測［9］。

根據《城市軌道交通結構安全保護技術規范：CJJ/T 202—2013》［10］，參考各地鄰近地鐵工程的地鐵保護工作經驗，對于運營線路，地鐵區間隧道安全控制指標如表1所示。

表1 軌道交通結構安全控制標準Tab.1 Standards for Structural Safety Control in Rail Transport

2.2 監測方案

根據現場情況，結合《新建廈門北站相關工程涉廈門軌道交通1、4 號線安全影響預評估報告》和文獻［10］，由于道床豎向位移、主體結構（隧道結構）豎向、水平位移、隧道結構收斂等是十分重要的安全控制指標，因此上述指標在采用自動化監測進行高頻監測的同時，又采用人工監測的方式定期復核，而軌道橫向高差、軌距、變形縫張開量和裂縫寬度等其余指標則僅采用人工監測的方式進行記錄，具體監測項目等信息如表2所示。

表2 監測項目、監測點布設及使用儀器Tab.2 Monitoring Projects，Monitoring Point Set-up and Use of Instruments

根據安全評估報告、文獻［10］和《廈門市軌道交通地鐵保護管理標準（試行）》的要求，本工程變形控制指標如表3所示。

表3 本工程變形控制指標Tab.3 Deformation Control Index of This Project

3 監測數據分析

對本工程實際的監測數據進行整理，基于實測數據，分析現場施工對既有地鐵車站隧道結構的影響：

如圖2和圖3可知，主體結構豎向位移階段變形最大點1HJGS（Y）18-01，階段最大變形量為2.8 m，累計變化最大點為1HJGS（Y）41-01，累計變形量為3.4 mm，未超過預警值。

圖2 地鐵1、4號線豎向位移變化曲線Fig.2 Vertical Displacement Change Curves for Metro Line 1 and Line 4

圖3 地鐵1、4號線變形監測數據統計Fig.3 Statistics of Deformation Monitoring Data of Metro Line 1 and Line 4

從開始施工至施工結束階段，監測數據顯示，北區里程K32+223+273 區域部分監測點累計值接近預警值，結合巡視及監測數據分析，初步分析原因為，該區域隧道正上方土方開挖，土壓力減小，且降雨導致地下水位上升，監測數據累計值接近預警值，而4 號線區間隧道監測數據無異常情況。綜合自動化和人工監測數據來看，現場施工未對地鐵1 號線廈門北站～巖內站區間、4 號線后溪站～廈門北站、廈門北站～官潯站區間隧道結構造成明顯影響，風險可控。

4 結語

智慧監測監控技術在新建廈門北站項目5、6號地鐵出入口的施工中，取得顯著成效，通過智能監測監控技術，施工方能夠實時掌握既有線路結構的變形等情況，從而為建設方和運營方及時提供準確可靠的監測數據和信息。這對于評估施工對既有線路結構周邊建筑物的影響至關重要，并為及時判斷既有線路結構和運營的安全性提供了依據。智能監測監控技術的應用還可以預測潛在的事故風險，并提供及時準確的預警信息，從而避免惡性事故的發生。通過監測施工活動對既有線結構的影響，可以及時調整施工參數、優化施工方法，以確保既有線路的穩定性和安全性。