临深基坑地下交通及配套管线直接法监测技术

临深基坑地下交通及配套管线直接法监测技术

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1身份证号码：42011519821030xxxx；2身份证号码：41282519830816xxxx

摘要：随着全国的高速发展，城市化进程逐渐加快，地下交通越来越多，为保证深基坑施工时地下交通安全其进行安全监测尤为重要，采用地铁结构变形自动化监测系统进行监测，可实时掌控临近工程建设过程中对既有线隧道结构形状和道床、轨道状况的影响。也可实现无人职守及自动化进行监测预报，即实现变形监测全自动化。它不仅便捷、准确，而且可以减少传统意义上形变观测中的人为观测误差及资料整编分析中的可能造成的数据差错。

关键词：深基坑；地下交通；监测技术；

引言

临近地铁的深基坑工程施工会引起周边土体初始应力状态发生改变，同时土体开挖扰动周边地层，引起周边地层损失及地层内部含水渗出，产生土体固结沉降，进而引发周边土层发生水平及竖向位移，引起周边建构筑物变形。地铁内部结构及线路设备能够承受的变形数值有限，在超出一定限度后可能引发严重安全事故。工程实例证明，新建工程临近正在运营的地下铁道结构，对既有地铁结构及线路所造成的影响主要包括既有结构的沉降、弯曲和扭曲变形、开裂、变形缝的扩展和错动。如支护体系设计或施工不合理，可能会引起结构与道床的剥离、轨道设备几何变形的改变：如轨道水平、轨道前后高低、直线轨向（或曲线正矢）的改变，严重时形成“三角坑”、“吊板”、“暗坑”等病害，使行车平顺性变差，诱发冲击、摇晃甚至于造成脱轨，从而对隧道或基坑工程造成重大安全隐患。因此，在新建工程施工时必须对既有线路进行实时监测。

一、主要施工技术

本工程在直接影响范围内每10米布设一个监测断面，延伸区域每10米布设一个断面，每个断面在轨道附近的道床上布设两个监测点，中腰位置布设两个监测点，因区间断面形状的特殊性，道床两点布设在轨道两侧，盾构环片上布设在侧壁设备安装支架旁，即每个监测断面布设4个监测点，1个全站仪。观测点用连接件配小规格反射棱镜，用膨胀螺丝及云石胶锚固于监测位置的侧壁及道床的混凝土中，棱镜反射面指向工作基点，布设监测点应严格注意避免侵入设备限界。

每个监测断面内各布设4个监测点，监测点编号规则遵循：监测断面号+监测点编号；如：J1-1表示第一个监测断面处的第一个监测点。面向大里程增加方向，左下测点号为1，并顺时针增加至4。

实现监测过程的信息化，建立顺畅、快捷的信息反馈渠道，及时、准确地测定各监测项目的变化量及变化速率，及时反馈获取的与施工过程有关的监测信息，供设计、施工及有关工程技术人员决策使用，才能最终实现信息化施工。

由工控机智能型全站仪TCA2003（精度：0.5″，1mm+1ppm）按照既定程序自动完成整个监测周期，每8小时进行1次周期监测（后期跟踪如数据出现变形趋势，会调整每期监测时间间隔）。每周期测量结束后，工控机通过无线路由等设备将数据传输至监控中心（办公室）。

对于现场采集到的各项监测数据，首先需利用统计，模型进行粗差探测检验，确认不含粗差后再进行整体平差计算及测量精度统计，采用科学、合理的数据处理方法对监测成果进行整理分析，最终形成监测成果报告。

二、施工重难点及应对措施

在无人值守的情况下，如何实现全天24小时自动监测：自动监测系统主要控制设备为工控机及一台远程控制电脑。通信控制内部采用通用RS-485串行通信方式，远程采用线借入方式，电源通过UPS分别向自动全站仪和工控机供电，自动全站仪输出的信号通过数据传输模块RS485传输到计算机中。

自动化监测用电电源问题：本次自动化监测的范围为右线区间里程K12+782~K12+902，区间专用配电箱220V电源可以用作自动化监测用电电源，按照配电箱中原有走线路径接出，通过地面走线接入底板下方电缆支架，并使用扎线捆绑固定，延至全站仪附近，通过轨下穿线，把电缆线及通信电缆连接到仪器位置处。其中配电房电源接出UPS及漏电保护器，并通过UPS连接全站仪。地面走线、及轨下走线均用PVC管封闭、固定确定使用安全。

保证在无人监测的情况下进行信息传递：为实现本项目监测的自动化，工作基点站应设在盾构侧壁。对影响区的位移量可以以影响区域以外的车站与隧道本身为基准，监测数据只反映影响区域相对基准点的位移量。安装于工作基点站的TCA2003全站仪（0.5″，1mm+1ppm）与监测系统机房建立通讯联系，由机房控制全站仪对校核点和变形点按一定的顺序进行逐点扫描、记录、计算及自校，并将测量结果发送至机房入库存储或进行整编、分析、汇总成果。

三、经济效益

1.在无人值守的情况下，可以实现全天24小时自动监测。列车运行时，系统也可以自动进行监测，为地铁提供了实时的安全运营保障；

2.克服了传统测量方法不足，节约了大量的人力；

3.通过监控量测了解本工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。为后续相关工程设计、施工提供资料。

结束语

随着建筑行业的发展和建筑工程技术的不断进步，地铁及隧道工程的普遍运用，自动化监测可以在减少人力需求的情况下不间断监测其结构的变形。随着我国经济建设的高速发展和城市人口增加，城市规模不断扩大，许多城市出现建设用地紧张、道路交通拥挤、城市基础设施不足、环境污染加剧等问题，综合管廊是21世纪新型城市市政基础设施建设现代化的重要标志之一，本技术可以应用于地下管线及综合管廊等不便于人工监测或需要长时段大数据的变形监测工程中，其发展潜力不可估量。

参考文献：

[1]竺维彬广州地铁土建工程工法应用与创新[M]北京：人民交通出版社2008.08

[2]陈湘生；李兴高复杂环境下盾构下穿运营隧道综合技术[M]北京：中国铁道出版社

[3]叶英隧道施工信息化预警[M]人民交通出版社股份有限公司，2015.01