基于青岛地铁某区间联通工程的施工监测方法研究

武俊琦, 苏继超, 李 媛

(1.青岛市勘察测绘研究院， 山东 青岛 266033；2.青岛岩土工程技术研究中心，山东 青岛 266033)

0 引 言

青岛地区岩土体结构属于典型的“土岩结合”地层结构，以“上软下硬”和含水量大为主要特点，增加了地铁施工难度，尤其是对区间联通工程的施工精度和施工质量影响较大[1]。因此，加强联通工程施工监测是确保施工质量的主要措施之一。鉴于此，本文主要从以下3个方面分析联通工程施工监测的方法及主要技术流程，为后续同类基坑工程施工提供参考。

1 地表及地下管线沉降监测

1.1 主要监测仪器及精度

地表及地下管线沉降监测是确保施工安全的基础，也是分析施工沉降形变规律的基础。本次地表及地下管线沉降监测仪器采用天宝DiNi精密电子水准仪及其配套的条码铟钢水准尺，该设备的标称精度为0.3 mm/km[2]，其精度能够满足该地铁施工精度要求。

1.2 监测点布设

1.2.1 地表沉降监测点布设

本次采用钻具成孔方式布设，用工程地质取芯机将混凝土路面取出直径120 mm圆形孔，原则为穿透硬化路面，清除孔底渣土，向孔洞内部注入适量清水养护，于孔洞内土层底部浇筑厚度为50 mm的混凝土，并振捣使之灌注密实，在孔洞中心植入长度不小于80 cm的螺纹钢，顶部低于路面3～5 mm，以免行车对其影响，埋设套筒进行保护，套筒长度不小于15 cm，顶端与地面持平，孔洞顶部填充沙土，使其填充密实。共布设监测点7个断面，49个监测点，编号为DC01-01/DC01-07～DC07-01/DC07-07(图1)。

图1 地表沉降测点布设示意图

1.2.2 地下管线沉降监测点布设

地下管线沉降监测点应尽可能采用直接监测点的方式对其进行监测，在现场条件受限制的情况下也可以采用间接监测点的方式对其进行监测。结合现场施工工况，建议对污水管线及自来水管线各布设1个直接监测点方式进行监测，其余管线采取间接监测点方式进行监测，具体布设方法由施工单位综合考虑布设。

(1)直接监测点。开挖土体暴露管线，将钢片包裹在管线上并焊接好测量标志，顶部伸至路面并低于路面3～5 mm，以免行车对其影响，回填土后做好套筒保护。自来水管线和污水管线各布设1个监测点，编号为GXC01-03、GXC03-04。

(2)间接监测点。将顶部打磨成圆头的钢筋或水准钉打入地下管线垂直投影位置上方一定深度，作为间接监测点使用。自来水管线布设5个监测点，编号为GXC01-01、GXC01-02、GXC01-04、GXC01-05、GXC01-06。污水管线布设5个监测点，编号为GXC03-01、GXC03-02、GXC03-03、GXC03-05、GXC03-06。

1.3 监测方法

监测方法采用精密水准测量方法。将监测点及基准点建立闭合或附合水准路线，进行往返测，对监测数据进行平差计算后计算监测点的沉降值。

1.4 监测精度分析

本次采用的仪器精度为m=±0.3 mm，仪器每公里的往返测高差中数的偶然中误差为±0.3 mm，按照三等垂直位移监测精度进行监测，前后视距长度应满足小于等于50 m，以前后视距50 m计算，则1公里往返测测站数n=10，则各测站的测量高程中误差为：

闭合路线的最弱点在中间测站，即第五站，最弱点的单程观测高程中误差为：

当采用往返测量时，最弱点高程中误差为：

综合以上计算，所使用的仪器满足监测要求。

1.5 监测数据的处理

1.5.1 原始数据的预处理

通过传送数据线及传输软件将水准仪中数据导入数据处理表格，对其进行整理、检查。将错误或废弃数据标明原由备注，但不得擅自删除任何数据。

1.5.2 监测数据的计算

参照相关规范，对预处理数据进行计算。日常监测偏差值之和为其累计变化量，本次值与前次值的差值为其本次变化量。“+”值表示隆起位移，“-”值表示沉降位移。

1.6 监测数据保存

采用全自动记录电子水准仪进行监测，完成后形成电子原始数据文件，通过数据传输软件传输至计算机中单独文件夹保存，其所在硬盘分区严禁格式化。

2 拱顶沉降、净空收敛及建(构)筑物沉降倾斜监测

2.1 主要监测仪器及精度

监测仪器选择徕卡TS11电子全站仪，主要原因在于：①该仪器监测精度高，其角度误差为±1.0″，距离误差为±1 mm+1.5 ppm.D，监测精度能够满足本工程的实际需求；②该仪器操作简便，通视灵活，适合于拱顶沉降、净空收敛及建(构)筑物沉降监测，并能间接测量建(构)筑物倾斜度。

2.2 监测点布设

2.2.1 拱顶沉降及净空收敛监测点布设

(1)联络通道兼泵站内，将贴有反光片的觇标焊接于长度10～30 cm的钢筋端部作为监测原件，将监测原件嵌入初支面内，用云石胶固定作为监测点。随着施工进度，在联络通道顶部两侧及中间位置选取3个断面，共布设9个拱顶沉降测点，测点编号为GGC04-01/02/03、GGC06-01/02/03、GGC08-01/02/03；并在每个断面两侧侧壁的拱腰及拱脚位置选取3个剖面，共布设9组净空收敛监测点，测点编号为GSL04-01/02/03、GSL06-01/02/03、GSL08-01/02/03,其中GSL04-01由GGC04-01/03组成，以此类推(图2)。

图2 拱顶沉降及净空收敛测点布设剖面图

(2)隧道内拱顶沉降测点采用反光片直接粘贴于管片上的形式布设。共布设28个测点，联络通道兼泵站左线小里程方向布设7个测点，测点编号为ZXGGC01、ZXGGC04、ZXGGC07、ZXGGC10、ZXGGC13、ZXGGC16、ZXGGC19，联络通道兼泵站左线大里程方向布设7个测点，测点编号为ZDGGC01、ZDGGC04、ZDGGC07、ZDGGC10、ZDGGC13、ZDGGC16、ZDGGC19，联络通道兼泵站右线小里程方向布设7个测点，测点编号为YXGGC01、YXGGC04、YXGGC07、YXGGC10、YXGGC13、YXGGC16、YXGGC19，联络通道兼泵站右线大里程方向布设7个测点，测点编号为YDGGC01、YDGGC04、YDGGC07、YDGGC10、YDGGC13、YDGGC16、YDGGC19；并于每个拱顶沉降测点所在断面腰部分别设置1组净空收敛测点，测点编号为ZXGSL01、ZXGSL04、ZXGSL07、ZXGSL10、ZXGSL13、ZXGSL16、ZXGSL19，ZDGSL01、ZDGSL04、ZDGSL07、ZDGSL10、ZDGSL13、ZDGSL16、ZDGSL19，YXGSL01、YXGSL04、YXGSL07、YXGSL10、YXGSL13、YXGSL16、YXGSL19，YDGSL01、YDGSL04、YDGSL07、YDGSL10、YDGSL13、YDGSL16、YDGSL19。

2.2.2 建(构)筑物沉降及倾斜监测点布设

由于场地条件受限，考虑到通视条件便利，监测点采用徕卡高精度反光片形式布设，两根高压电线杆的底部和顶部分别粘贴1个反光片，底部反光片作为沉降监测点，测点编号为JGC01、JGC02，和顶部的反光片一起作为电杆倾斜监测点，测点编号为JGQ01、JGQ02，位于1.5倍埋深范围外的两栋住宅楼的拐角处分别粘贴1个反光片，作为建筑物沉降监测点，测点编号为JGC03，JGC04。

2.3 监测方法

沉降观测方法拟采用精密全站仪三角高程测量方法。将监测点及后视点建立一站观测，通过对比每次测量后视点与监测点之间的高差进行计算监测点的沉降。

2.4 监测精度分析

本次采用的仪器测角精度即mv=±1″，测距精度即mS=±1 mm+1.5 ppm.D=±1.15 mm，根据本工程布设的观测点位置，观测距离不超过100 m，观测距离S=100 m进行分析，竖向角度值不超过20°，按β=20°计算，高差精度假设为mH，测量单次。由于观测距离较短，可以忽略球气差等的误差影响，主要误差主要是测角误差和测距误差，根据计算得知mH=±0.87 mm，本次采用精密全站仪三角高程测量方法进行监测满足规范的监测精度要求。

3 现场巡视监测

3.1 巡视的目的

区间联络通道工程容易发生的工程事故多为结构坍塌，周边道路及建筑物沉陷、裂缝等，通过现场安全巡视往往能更及时的发现事故的前兆，特别是对暴雨天气后区间周围地表的一些细微变化，土体的局部的沉陷，地面与建筑的裂缝等的发现[3]。仪器的监测均是定量的数据，从数据上发现的往往是量变的过程，而规范和工程经验的警戒限值都是长期沿用下来的安全底限，它是一个具体的量值。因此，现场安全巡视是地铁监测的重要方法之一。

3.2 巡视的内容及要求

现场巡视的主要对象为工程结构自身和周边环境，巡视内容主要包括隧道结构、周边道路、地下管线、周边建(构)筑物以及周边邻近施工情况等。

3.2.1 工程自身巡视

对联络通道施工过程中进行巡视，主要包括开挖面土质情况、施工工况、冻结面稳定性等；对隧道的结构体系进行巡视，主要包括隧道支撑体系情况，临近联络通道处隧道管片是否有错台、裂缝、破损、渗漏水等情况。

3.2.2 周边环境巡视

联络通道上方路面有无裂缝、沉陷、隆起、冒浆等情况；周边建(构)筑物巡视开裂、剥落等情况，如裂缝宽度、深度、数量、走向、剥落体大小、发生位置、发展趋势等；周边管线情况，如管体或接口破损、渗漏，包括位置、类型、破损程度、渗漏情况、发展趋势等；临近施工情况，在施工程项目规模、结构、位置、进度，以及与轨道交通工程水平距离、垂直距离等。

4 结束语

综上所述，地铁联通工程施工监测是提高施工质量和防治施工形变恶化的基础，也是减少施工安全事故的前提。施工监测不仅需要定量的精准现代化监测仪器，而且需要传统的现场巡视监测方法，通过不同监测方法的相互配合，能够有效地提升监测质量，尤其是是对暴雨天气后区间周围地表的一些细微变化，土体的局部的沉陷，地面与建筑的裂缝等的发现，现场巡视监测更为直观。