地铁保护区监测方案设计与监测数据分析

付小虎

（南昌市测绘勘察研究院有限公司 江西 南昌 330038）

1 引言

项目位于某市老城区,施工现场正下方有地铁N号线。XX 路改造工程全线调整为双向六车道，即拆除两侧绿化分隔带，中间为30m 宽车行道，两侧设置5m 左右宽人行道。本次XX 路改造道路起点接A 大道X线，桩号为K0+012.676,终点接B路交叉口，桩号为K0+371.563,全长为358.887m。正下方有地铁N号线E 站及E 站～F 站区间。其中，雨水管基坑上跨地铁N 号线E 站出入口及E 站～F 站区间，距1 号出入口最小竖向净距约1.4m；距区间最小竖向净距约12.0m。本项目施工对地铁N 号线及周边环境的影响是不可避免的，因此在施工期间应对地铁N 号线进行连续监测，为判断N 号线结构安全状况及时提供依据，对可能存在的危险及时处理。

2 监测方案设计

2.1 监测范围

本项目监测范围为工程所对应地铁区间外延50m，对应里程为ZDK13+016～ZDK13+326，上行线约310m，下行线约310m，共约620m；E 站站厅层；A大道改造工程跨越地铁段，对应里程为ZDK12+670～ZDK12+754，上行线约84m，下行线约84m，共约168m。

2.2 监测内容

为保证地铁结构的安全，在工程施工的各个阶段必须对地铁结构进行现场监测。监测内容为地铁隧道管径收敛监测、地铁隧道拱顶沉降监测、既有线路结构沉降监测。

2.3 监测网布设

（1）控制点布设

本项目沉降监测控制网包括基准点、工作基点，控制网监测起算于基岩水准点。工作基点按国家规程规范要求进行埋设，采用混凝土水准标石埋设，具体按现场的条件选择埋设位置。

（2）监测点布设

充分利用现有的监测点，新增监测点在此基础上加密布设。拱顶下沉监测点、收敛监测点、沉降监测点布设在同一个断面[1]。主要影响区域按12m 间距布设，外延50m 区域按24m 间距布设。拱顶沉降监测48 点，隧道沉降监测48 点，收敛监测48 条。如图1所示。

图1 监测点位布设图

（3）隧道拱顶沉降监测点布设

拱顶沉降点原则上应布置在与道床中心的测钉对应的隧道顶端，监测点采用Leica 反射片粘贴在管片内壁，或用油漆作固定标记。

（4）隧道管径收敛监测点布设

隧道管径收敛采用全站仪固定基线收敛监测。监测点原则上应布置在隧道腰部中心，避开其他终端设备设施，每个断面1 条基线共2 个监测点，监测点采用Leica 反射片粘贴在管片内壁。反射片四周做好标识，以防反射片万一脱落后，进行准确补粘。每次测量前，注意检查反射片是否松动或变形[2]。如图2所示。

图2 管径收敛监测点布设示意图

隧道管径收敛监测断面与沉降监测点布设在同一断面上。收敛对中点应与沉降监测点共用，道床沉降监测点直接作为管径收敛测量的架站点。

（5）既有线路结构沉降监测点布设

监测点一般布设在道床中心，有浮置板道床或中间有排水沟的布点在隧道前进方向左侧结构上（不得破坏其他设备设施）。监测点应避开隧道结构变形缝，隧道内设置的监测点应避开疏散平台和隧道内的管线、终端设备[3]。盾构隧道沉降监测点布设如图3所示

图3 盾构隧道沉降监测点布设示意图

2.4 监测预警

根据《城市轨道交通结构安全保护技术规范》（CJJ/T202−2013），监测预警等级划分及应对措施应符合表1的规定。

表1 地铁变形监测项目及警戒值

同时根据以往类似工程经验，提出各个监测项目的警戒值及报警值，详见表2。

表2 地铁变形监测项目及警戒值

上监测项目及警戒值需报地铁管理部门备案确认后执行。

2.5 监测周期控制

监测周期能及时反映地铁变形的渐变过程，本项目施工距离地铁隧道较近，其对隧道的影响相对较大，应增加监测周期。根据《城市轨道交通结构安全保护技术规范》（CJJ/T202−2013）及以往相关监测经验，本项目监测周期将持续3 个月左右，分为三个部分：施工前、施工期间、施工后[4]。各施工阶段的监测频率如表3所示。

表3 地铁保护区监测频率

若施工方工期延长，则相应地延长监测时间。以上监测周期及频率最终以运营分公司批准作业的时间为准。

2.6 监测方法

（1）沉降监测方法

在基坑施工影响范围外的车站或隧道中布设工作基点，各1 个工作基点和2 个检核点，每个月进行一次复测，以保证监测精度。根据相关规范以及过往监测经验，本次沉降监测等级为II 级，根据《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308−2008）规定，水准测量沉降监测主要技术指标要求见表4。

表4 沉降监测网的主要技术指标

在测量过程中，为了提高监测网的精度和可靠性，沉降监测起算于沿线基岩水准点，联测布设在每个车站的左、右线站台处的工作基点，在上行隧道区间、下行隧道区间各布置一条水准线路，有联络通道的，线路通过旁通道连接并通过站台间的工作基点形成附和水准线路。相邻两个车站的四个工作基点形成闭合水准网。

（2）隧道管径收敛监测方法

采用高精度全站仪（Leica TS50 全站仪）自由设站的方式，分别测量每个断面两侧腰线的同组收敛监测点，获得监测点的相对三维坐标，计算该断面两侧腰线的基线长度。为保证监测精度，避免小角度观测对精度的影响，自由设站时每站测量1 个监测断面，仪器架设在该断面道床中间进行观测。测量中均采用相同观测方法，每个监测断面设站点固定，并使用同一人员和仪器进行观测，测量数据均为四次测量取平均值。

（3）拱顶沉降监测方法

拱顶沉降以道床中心的测钉及对应隧道顶端的反射片（或标记）构成一条垂直收敛基线为基础。垂直收敛基线长度加上道床中心的测钉的高程即为拱顶点的高程，两次的差值为拱顶沉降量。

3 监测数据分析

3.1 隧道沉降监测数据分析

道床沉降监测采用精密水准方式进行测量。部分沉降监测点沿用地铁N 号线结构长期结构监测项目已有沉降监测点。XX 路改造施工安全保护区专项监测点在已有监测点基础上进行加密，监测数据显示道床沉降监测点累计沉降量均小于−1.5mm，平均累计沉降量为−0.5mm，远小于预警值±4.0mm且无明显沉降趋势，如图4所示。

图4 隧道沉降曲线图

3.2 隧道拱顶沉降监测数据分析

隧道拱顶沉降监测点沉降量采用精密水准结合三角高程方式进行。X 路改造施工安全保护区专项监测点在已有监测点基础上进行加密，监测数据显示隧道拱顶沉降监测点累计沉降量均小于−2.9mm，平均累计沉降量为1.1mm，小于预警值±4.0mm 且无明显快速沉降趋势，如图5所示。

图5 隧道拱顶沉降曲线图

3.3 收敛监测数据分析

收敛监测点部分沿用地铁N 号线结构长期结构监测项目已有收敛监测点，X 西路改造施工安全保护区专项监测点在已有监测点基础上进行加密，监测数据显示监测点收敛变形量均小于2.7mm，小于预警值±4.0mm，无明显变形趋势，如图6所示。

图6 收敛监测曲线图

4 结束语

在XX 路改造工程地铁N 号线保护区监测实例中，获取的监测数据显示变形量均在预警值内，无明显变形趋势。随时对地铁保护区进行监测以确保地铁的运行安全很有必要，说明其监测方案设计切实可行，为地铁自动化监测提供了宝贵的经验，值得借鉴。