基于DFOS变形监测技术在地铁施工过程中的应用

罗德立

（中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司）

基于DFOS变形监测技术在地铁施工过程中的应用

罗德立

（中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司）

随着社会需求的不断增加，地铁作为一种方便、快捷的交通方式已经走进人们的生活。论文首先介绍了DFSO监测技术的特点，对地铁不同施工方案中DFSO监测方式进行了论述和分析，并且选取了苏州地铁风井施工过程为例，对DFSO监测技术进行分析，论述DFSO技术在地铁施工过程中较高的使用价值。

DFSO； 地铁施工过程； 监测方案； 变形

随着我国经济建设和人民生活水平的不断提高，我国地铁建设呈现出快速发展的趋势。目前，地铁已经成为城市交通发展情况的一个重要标志，因此，加快地铁建设和运营安全监测工作已经成为一个重要的话题。分布式光纤感测技术在地铁变形监测技术中具有独特的优势，应用前景十分广泛。如何将DFOS变形监测技术更好地应用于地铁施工过程中，具有重要的理论意义和实际指导意义。

1 DFOS变形监测技术简介

分布式光纤感测技术是以光源为载体、光纤为媒介发展起来的一种新型传感技术。DFOS监测技术较传统的技术具有明显的优势，主要体现在以下几个方面。

1)分布式监测。DFOS监测技术是采用分布式测量的手段，能够得到光线沿线的所有测量参数，显著提高了监测的准确度，降低漏检的可能性。

2)抗干扰能力强。DFOS监测技术所采用的光波频率比普通的光波频率高得多，所以信号在光纤的传递过程中受到外界的电磁场的影响较小，抗电磁干扰能力更强。

3)安全性能高。DFOS监测技术所采用的光纤本身就是电绝缘材料，并且敏感组件也是绝缘材质，具有安全性能好的特点；此外，光纤传感器只需输入激光即可完成监测，安全性能更高，尤其在使用于危险性高的行业。

2 地铁施工中DFSO监测方案的设计

分布式光纤感测技术需要根据实际施工情况制定相应的监测方案。根据地铁施工变形监测的要点，我们对以下3个施工方案进行分析。

2.1 明挖法施工DFOS监测方案

明挖法施工监测主要包括抗滑桩监测、锚固体系监测、腰梁及顶梁监测、支撑结构监测、土体侧移监测、地表变形监测及隧道变形监测等。当上述监测内容中的任何一处出现弯曲时，都会引起光纤产生应变。以隧道结构监测为例，在采用明挖法施工DFOS监测方案进行弯曲测量时，便可以通过对隧道边墙和中墙的受力情况以及拱顶和拱脚应变进行测量，进而分析隧道开挖过程中挠曲变化情况。

2.2 暗挖法施工DFSO监测方案

暗挖段中隧道结构的监测重点是侧墙和中墙的监测，并且还要结合盖顶进行整体监测。在监测过程中，我们可以将传感器放置在隧道测量未知的钢筋骨架上，当隧道发生弯曲时，侧墙和中墙中的钢筋骨架就会产生应变。

2.3 盾构法施工DFOS监测方案

采用盾构法DFSO监测技术通常使用分布式光纤感测技术BOTDR和BOFDA。盾构法施工监测方案，地表沉降监测点以及地铁隧道变形监测线沿铁路线布设；隧道拱顶变形以及支护结构监测线沿垂直方向布设。以隧道支护结构监测为例，隧道支护结构的监测是将光缆放置于钢拱架的两侧，通过对钢拱架两侧的应变进行测量，进而推算出钢拱架弯曲情况。

图1 风井顶部支撑梁的应力变化曲线

3 DFOS监测技术在地铁施工过程中的应用

3.1 工程概况

本文以苏州4号地铁线进行分析，该交通线风井共设置7道支撑，采用明挖方式进行施工。区间风井总建筑面积3 925m2，其中区间风井主体结构建筑面积为605m2。基坑深度约为30m，围护结构采用厚1.2m地下连续墙，墙深度为54.6m，钢筋笼长48.6m。

3.2 DFSO监测技术施工方案

在对施工过程中弯曲情况进行监测时，将感测光缆布置到钢筋笼中，经混凝土浇筑，待光缆与混凝土协调变形后即可开始测量开挖过程中支撑结构、隧道变形等情况，测量过程具有施工方便、强度高的特点。在光缆布设过程中，应预留足够长度的冗余段以便于引至监测点位置，并在光缆引出混凝土位置使用PVC管保护，且标记清楚。

3.3 DFSO监测结果分析

为更好地分析地铁风井弯曲情况，我们对风井的不同位置进行了测量，共测量了4条边，每条边共测量了5组数据，且数据相互独立，见图1。

由图1所示，在地铁开挖期间，风井上部各边支撑梁的变化趋势基本一致，我们发现2号和3号曲线应变基本维持在250 uε左右，远低于1号和4号曲线的400 uε，这说明在风井支撑梁两端应变加大，中间位置应变较小，这也反映了地铁随着开挖深度的增加，应变也逐渐增大。由此可见，采用DFSO监测技术可以很好地分析地铁施工过程中各结构的弯曲情况，进而做出合理的分析与判断。

4 结论与展望

目前，我国地铁建设正处于快速发展的阶段，DFSO作为一种新型传感技术，对于地铁施工过程中结构的变形情况测量具有重要的使用价值。在地铁施工过程中，DFSO监测技术可实现对施工过程中的弯曲情况进行测量、分析。我们以苏州地铁风井施工为例，分析了DFSO监测技术的实施方案以及监测结果，均表明DFSO监测技术对地铁施工过程中变形情况的测量具有很好的可行性。

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Application of Deformation Monitoring Technology Based on DFOS in Subway Construction

LUO De-li

(China Railway Seventeen Bureau Group Shanghai Rail Traffic Engineering Co., Ltd.)

With the continuous improvement of social demand, the subway as a convenient and efficient way of transportation has begun to enter people's lives. This paper first introduces the characteristics of DFSO monitoring technology, and monitoring of the DFSO mode in subway different construction schemes are analyzed and discussed, and the selection of the Suzhou subway shaft construction process as an example, monitoring technology of DFSO analysis showed that DFSO has high technology in the subway construction process using value.

DFSO; subway construction process; monitoring scheme; deformation