韋選萬(wàn)

（深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 深圳 518029）

1 引言

隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展，軌道交通線(xiàn)網(wǎng)越來(lái)越密集，既有線(xiàn)路的正常運(yùn)營(yíng)和結(jié)構(gòu)的安全性，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[1-2]。就目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀而言，已有大量學(xué)者對(duì)地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形引起的安全問(wèn)題進(jìn)行研究，例如蘇濤在《在建基坑影響下地鐵隧道的變形監(jiān)測(cè)研究》一文中介紹了一種利用高精度全站儀、紅外測(cè)距儀及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器的全自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)方法，來(lái)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)基坑施工對(duì)地鐵隧道變形的影響[3]；柯成建在《城市暗挖隧道下穿不同結(jié)構(gòu)形式既有線(xiàn)變形特性分析》中介紹了新建線(xiàn)路下穿既有線(xiàn)的工程引起的隧道結(jié)構(gòu)變形等[4]。此類(lèi)研究只側(cè)重地鐵某一個(gè)部位或某一個(gè)區(qū)間的結(jié)構(gòu)變形的安全問(wèn)題，并未對(duì)既有整條運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)進(jìn)行詳細(xì)研究。

本文以深圳地鐵5號(hào)線(xiàn)為試點(diǎn)，從既有整條運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路的變形量監(jiān)測(cè)出發(fā)，使用經(jīng)過(guò)特殊加工的精密對(duì)中支架，全面采集精確數(shù)據(jù)，在已有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)為期一年的監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)分析，為地鐵安全運(yùn)營(yíng)提供有力保障[5]，為考察地鐵隧道運(yùn)營(yíng)安全、研究隧道變形規(guī)律提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

地鐵運(yùn)營(yíng)期變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置及其密度應(yīng)根據(jù)隧道經(jīng)過(guò)地區(qū)的工程地質(zhì)、地下水、地面建筑負(fù)載情況及施工方法而定，在地質(zhì)不良及盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)地段宜加密布置，其他區(qū)段監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置間距可適當(dāng)加大。

2.1 水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

在列車(chē)運(yùn)行區(qū)間及各車(chē)站的道床中央均布設(shè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)位密度60米，定義點(diǎn)號(hào)含“P”或“K”的觀(guān)測(cè)點(diǎn)為水平位移觀(guān)測(cè)點(diǎn)。

2.2 垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于區(qū)間及其車(chē)站的道床中央，點(diǎn)位密度為30米，定義點(diǎn)號(hào)含“P”或“K”的觀(guān)測(cè)點(diǎn)為水平位移觀(guān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)也作為垂直位移觀(guān)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)號(hào)含“C”的觀(guān)測(cè)點(diǎn)只觀(guān)測(cè)垂直位移。結(jié)構(gòu)縫、車(chē)站與區(qū)間銜接處、聯(lián)系井與隧道銜接處兩側(cè)加布垂直位移觀(guān)測(cè)點(diǎn)。

3 觀(guān)測(cè)方法

3.1 基準(zhǔn)點(diǎn)的選定

垂直位移、水平位移觀(guān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)均埋設(shè)于車(chē)站兩側(cè)排水溝，每個(gè)車(chē)站埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)6個(gè)，垂直位移、水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)使用統(tǒng)一標(biāo)志。為提高觀(guān)測(cè)精度，觀(guān)測(cè)時(shí)將站臺(tái)每側(cè)兩端基準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行觀(guān)測(cè)，站臺(tái)兩側(cè)中間的兩個(gè)點(diǎn)只作為穩(wěn)定性檢驗(yàn)使用。

3.2 水平位移監(jiān)測(cè)

為保證測(cè)量精度，準(zhǔn)確反映監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形情況，水平位移監(jiān)測(cè)將隧道內(nèi)的控制點(diǎn)與車(chē)站基準(zhǔn)點(diǎn)組成水平位移監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，并按照Ⅱ等水平位移監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)要求進(jìn)行觀(guān)測(cè)，在彎道處兩控制點(diǎn)不能通視時(shí)，將導(dǎo)線(xiàn)邊長(zhǎng)縮短至60米，即把觀(guān)測(cè)點(diǎn)納入導(dǎo)線(xiàn)控制網(wǎng)中，其他觀(guān)測(cè)點(diǎn)采用極坐標(biāo)法，在監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)點(diǎn)上設(shè)站對(duì)其進(jìn)行觀(guān)測(cè)。

因地鐵隧道現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，本文采用精密導(dǎo)線(xiàn)法進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況盡可能控制相鄰導(dǎo)線(xiàn)邊長(zhǎng)比值大于1/3，且在一個(gè)導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)里相鄰導(dǎo)線(xiàn)邊長(zhǎng)比值接近1/3的導(dǎo)線(xiàn)邊數(shù)不允許超過(guò)導(dǎo)線(xiàn)邊長(zhǎng)總數(shù)的1/3，以保證控制導(dǎo)線(xiàn)的測(cè)量精度。

3.3 垂直位移監(jiān)測(cè)

垂直位移監(jiān)測(cè)嚴(yán)格按《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》（GB 50308—2008）、《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ 8— 2007）、《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB/T 12897—2006）、《工程測(cè)量規(guī)范》（GB 50026—2007）等相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行。

4 監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)分析

4.1 水平觀(guān)測(cè)分析

水平位移觀(guān)測(cè)采用車(chē)站的基準(zhǔn)點(diǎn)為坐標(biāo)起算點(diǎn)，為保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性，平差計(jì)算前采用檢查相對(duì)關(guān)系的方法對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)分析。具體算法以基準(zhǔn)網(wǎng)中兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)為起算點(diǎn)，推算網(wǎng)中其他點(diǎn)的坐標(biāo)，如推算出的坐標(biāo)與原坐標(biāo)的差值小于極限誤差（取2倍觀(guān)測(cè)中誤差），則認(rèn)為基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)間相對(duì)變形不顯著，并將其坐標(biāo)作為觀(guān)測(cè)點(diǎn)平差的起算數(shù)據(jù)。水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)成果表

從表1可以看出，前海灣、興東、百鴿籠三個(gè)站，基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)間發(fā)生相對(duì)沉降，其他區(qū)間變化不顯著。

（1）前海灣—臨海區(qū)間，部分觀(guān)測(cè)點(diǎn)水平位移量接近預(yù)警值，最大位移為14.49mm。

（2）興東—留仙洞區(qū)間，上行線(xiàn)平位移量最大為13.19mm，已超出預(yù)警值；下行線(xiàn)平位移量最大為9mm，未超出預(yù)警值。

（3）長(zhǎng)嶺陂—深圳北區(qū)間，上下行線(xiàn)部分觀(guān)測(cè)點(diǎn)水平位移量達(dá)14mm，已超出預(yù)警值。

（4）布吉—百鴿籠區(qū)間水平位移量最大為9mm，已超出預(yù)警值。

4.2 垂直觀(guān)測(cè)分析

垂直位移基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)主要檢查相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)的高差變化。如果基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)間高差變化值小于極限誤差（取2倍觀(guān)測(cè)中誤差），則認(rèn)為所檢測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)是穩(wěn)定的。經(jīng)檢驗(yàn)基準(zhǔn)點(diǎn)間無(wú)變化或變化不顯著時(shí)，將其坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)。垂直位移基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 垂直位移基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)成果表

從表2可以看出，前海灣、寶華、坂田、楊美四個(gè)站，基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)間發(fā)生相對(duì)沉降，其他區(qū)間變化不顯著。區(qū)間垂直位移具體變化情況如下：

（1）前海灣—臨海區(qū)間，上下行線(xiàn)K0+000～K0+810（臨近該區(qū)段有地鐵11號(hào)線(xiàn)前海灣站的施工）垂直位移量在-11mm～-4mm之間，變形比較顯著。

（2）寶華—寶安中心區(qū)間，K2+850～K3+300(臨近該區(qū)段有深圳市西岸時(shí)代廣場(chǎng)基坑施工)垂直位移量介于-6～-4mm之間。

（3）五和—坂田、坂田-楊美兩區(qū)間多數(shù)點(diǎn)呈上升趨勢(shì)，垂直位移量最大達(dá)到4mm。

（4）楊美—上水徑區(qū)間，K25+860～K26+600區(qū)段垂直位移量介于1～4mm之間，其他觀(guān)測(cè)點(diǎn)變化不顯著。

綜合分析，前海灣站、前海灣—臨海區(qū)間、西麗—大學(xué)城區(qū)間、長(zhǎng)嶺陂—深圳北區(qū)間均有部分區(qū)段垂直位移變化顯著，大學(xué)城—塘朗高架段上下行線(xiàn)垂直位移差異變形較大，前海灣—臨海區(qū)間水平位移量超出預(yù)警值。要對(duì)類(lèi)似以上觀(guān)測(cè)點(diǎn)有顯著變形的區(qū)間及時(shí)進(jìn)行處理和重點(diǎn)跟蹤監(jiān)測(cè)，以避免安全事故的發(fā)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

地鐵的安全運(yùn)營(yíng)是保障公共安全的第一要?jiǎng)?wù)，隨著地鐵運(yùn)營(yíng)年限增長(zhǎng)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)路老化。本文以深圳地鐵5號(hào)線(xiàn)為例，詳細(xì)介紹了既有地鐵隧道的變形監(jiān)測(cè)方法，從線(xiàn)路整體尋找影響地鐵安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，為地鐵安全運(yùn)營(yíng)提供有力保障，為考察地鐵隧道運(yùn)營(yíng)安全、研究隧道變形規(guī)律提供可靠的參考數(shù)據(jù)。