譚少飛

（中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東青島 266000）

新建工程施工時，地層變形以及土壓力的變化均會對施工產(chǎn)生較大影響，造成既有線發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，導致軌道變形等問題，對地鐵正常運行造成重大影響。需要對新建項目以及既有線結(jié)構(gòu)加強監(jiān)測，通過人工和自動化設(shè)備結(jié)合的方式及時掌控變形程度及規(guī)律，保障既有線結(jié)構(gòu)安全。

1 工程概況

西咸新區(qū)世紀大道為城市主干道，道路下方敷設(shè)西安地鐵1號線（灃河森林公園站—上林路站）；西咸客運站人行天橋（樁號K1+126.512）距河森林公園站—北槐站區(qū)間橋樁3.6 m，能夠滿足外部活動凈距控制管理最小指標值要求，但非常接近極限，須對西安地鐵一號線隧道進行監(jiān)測。

2 監(jiān)測原理

在測量點上安置機器人，在目標點和基準點處安裝棱鏡?；陔娎|的鏈接方式，在計算機與機器人之間搭建成基站，通過機器人進行周期性的檢查觀測，利用軟件對數(shù)據(jù)加工處理，獲得三維變形量，進行安全性分析。

3 施工方案

（1）基準點、站測點和監(jiān)測點的布設(shè)。

西安地鐵1號線已運營，在檢測中需要采用自動化檢測方式，監(jiān)測區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)水平及垂直方向的位移。采用自動全站儀、柔性測斜儀、裂縫計等設(shè)備與軟件系統(tǒng)相結(jié)合，建立結(jié)構(gòu)形變自動檢測系統(tǒng)，對區(qū)間隧道的管片、頂板以及道床等三維變形值進行檢測。

（2）設(shè)備布設(shè)。

將基準邊設(shè)置在穩(wěn)定位置，使其與變形區(qū)具有足夠的距離。變形區(qū)檢測過程中，整個監(jiān)測網(wǎng)的基準點要布置在變形區(qū)兩側(cè)，且數(shù)量大于8個。各基準點交錯分散布置，保證基準點之間有一定的角度和距離。布置工作基站時，先制作全站儀托架，將其安裝在隧道管片側(cè)壁上，高度保證距離隧道底約1.2 m。為保證設(shè)備安裝后運行穩(wěn)定，埋設(shè)完成后，定期對元器件設(shè)備進行檢修。

西咸客運站人行天橋橋樁施工影響隧道監(jiān)測斷面的路段為Y（Z）DK1+110～Y（Z）DK1+140，合計雙向60 m；施工影響隧道區(qū)間間距5 m及10 m一個斷面。監(jiān)測點布置中，每個斷面的拱頂、拱腰應布置3個豎向位移監(jiān)測點、3個水平位移監(jiān)測點、2個隧道水平收斂監(jiān)測點、2個道床沉降監(jiān)測點和2個軌道靜態(tài)幾何形位監(jiān)測點。為了避免小視場中棱鏡分辨出現(xiàn)問題，埋設(shè)時將距離較遠的斷面錯開距離安裝埋設(shè)。

4 施工方法

4.1 沉降監(jiān)測方法

本工程采用幾何水準測量方法，使用電子水準儀按水準控制網(wǎng)進行觀測。水準線路采用閉合或附合的方式，以奇偶站交替的方法進行水準觀測。

（1）往測。

奇數(shù)站：后-前-前-后；偶數(shù)站：前-后-后-前。

（2）返測。

奇數(shù)站：前-后-后-前；偶數(shù)站：后-前-前-后。

在觀測中按照相應的檢測規(guī)范的技術(shù)要求進行觀測。

垂直位移基準網(wǎng)觀測主要技術(shù)指標及要求如表1所示。

表1 垂直位移基準網(wǎng)觀測主要技術(shù)指標及要求

4.2 自動化系統(tǒng)構(gòu)成

本項目使用中國鐵建自主開發(fā)的城市地下大空間可視化自動監(jiān)控系統(tǒng)集成QimMos自動監(jiān)控系統(tǒng)，采用QimBox系列RT3000-STA監(jiān)測智能網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)傳輸、高精度測量機器人拓普康全站儀進行數(shù)據(jù)采集，使用QimMos+網(wǎng)頁端監(jiān)軟件搭載中國鐵建地下空間可視化自動監(jiān)控云平臺進行遠程操控、數(shù)據(jù)分析報表下載和數(shù)據(jù)預警。

系統(tǒng)可以實現(xiàn)監(jiān)測狀態(tài)實時查看、監(jiān)測數(shù)據(jù)實時瀏覽，成果分析、動態(tài)顯示與預警同步完成、24 h無人值守、自動化監(jiān)測隨點即行。

4.3 自動監(jiān)測系統(tǒng)工作流程

建立通信，將機器人與計算機連接。調(diào)整串口參數(shù)，將測量機器人初始化，設(shè)置行測站及控制限差。也可以通過直接導入數(shù)據(jù)的方式執(zhí)行觀測任務，完成所有的調(diào)試設(shè)置后，開始進行自動觀測。完成一周期觀測后，軟件會自動處理原始數(shù)據(jù)，自動將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給聯(lián)系人。

4.4 外部監(jiān)測

在場地開挖影響范圍以外布設(shè)兩個基準點，組成監(jiān)測點的水準控制網(wǎng)，方便各測點的監(jiān)測，相互校核。水準觀測路線布置中，保證視距差滿足精度要求、符合變形監(jiān)測要求。對儀器安裝位置進行測量，使用油漆做好標記。

基準點應遠離施工影響區(qū)，保證基準點在穩(wěn)定的區(qū)域，保障測量的精度。位移計算時，保證基準點的圖形結(jié)構(gòu)和位置精度，點與點之間的距離大于100 m。

（1）沉降測點根據(jù)設(shè)計要求布設(shè)。

沉降觀測點埋設(shè)示意圖如圖1所示。

圖1 沉降觀測點埋設(shè)示意圖

（2）建筑物沉降監(jiān)測點采用L形點位標志法。利用沖擊鉆在墻柱上打孔，在打好的孔中安裝測點，通過灌注混凝土或灌膠的方式固定。

為保證固定強度，應對孔進行清掃處理，在點位附近做好標記。設(shè)置建筑物觀測點時，應避開障礙物，保證有足夠的空間方便測量。

（3）沉降觀測的等級為二等，兩個相鄰點的高度誤差在±0.5 mm以內(nèi)。與基準點相比，觀測點高程之間的誤差在±1 mm以內(nèi)。為保證整體的計算準確性，在施工中要嚴格執(zhí)行《工程測量規(guī)范》（GB 50026—2007）要求。

水準外業(yè)觀測要求為視線長度≤35 m、前后視距的差值≤1 m、前后視距差累積≤3 m、基輔分劃讀數(shù)差≤0.3 mm、基輔分劃高度之差≤0.5 mm、水準線路閉合差≤0.5mm（n為測站數(shù)）。

定期檢測儀器i角（視準軸與水準軸間夾角不大于1″）檢驗，確保儀器的性能。

4.5 現(xiàn)場巡查

施工期間，保證每天現(xiàn)場巡查次數(shù)不小于1次，主要對裂縫、漏水漏氣情況、混凝土剝落情況、地表缺陷以及監(jiān)測點元器件的完好情況進行巡視檢查。

4.6 監(jiān)測周期及頻率

（1）內(nèi)部監(jiān)測周期及頻率。

各監(jiān)測對象的每一個監(jiān)測項目實施分工前監(jiān)測、過程監(jiān)測和工后監(jiān)測3個階段進行。

工前監(jiān)測：主要采集初始數(shù)據(jù)，在工程施工前完成。初始數(shù)據(jù)采集時每個測點監(jiān)測3次。

過程監(jiān)測：風險工程監(jiān)測項目一般按普通頻率監(jiān)測，重點風險工程和重要施工階段、重要工程部位或監(jiān)測數(shù)據(jù)達到預警狀態(tài)時，增加監(jiān)測頻率；過程監(jiān)測一直持續(xù)至監(jiān)測部位主體結(jié)構(gòu)混凝土施工強度達到設(shè)計值。

工后監(jiān)測：對重要結(jié)構(gòu)部位進行工后監(jiān)測，頻率為每月1～2次，在工程竣工試運行后結(jié)束。

（2）監(jiān)測頻率。

確定檢測頻率時，在系統(tǒng)能準確反映被測量目標變化情況的前提下進行設(shè)置調(diào)整。

監(jiān)測范圍：西咸客運站人行天橋橋樁施工影響范圍。

監(jiān)測周期：監(jiān)測工作應從影響范圍內(nèi)基坑施工前測定監(jiān)測項目的初始值開始，直至工程建設(shè)全部完成，預計監(jiān)測周期為9個月。

監(jiān)測階段及頻率：施工期間4 次/d，施工結(jié)束后一個月1 次/3 d。

備注：施工結(jié)束后延長監(jiān)測1個月，數(shù)據(jù)收斂后停止監(jiān)測；軌道靜態(tài)幾何形位、結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測頻率為1 次/3 d。

出現(xiàn)下列情況之一時，應加強監(jiān)測，提高監(jiān)測頻率，及時向業(yè)主及相關(guān)單位報告監(jiān)測結(jié)果。

①監(jiān)測數(shù)據(jù)達到警戒值。

②監(jiān)測數(shù)據(jù)變化量較大或速率加快。

③隧道內(nèi)大量涌水、長時間連續(xù)降雨。

④施工范圍內(nèi)附近地面荷載突然增大或超過設(shè)計限值。

⑤周邊地面出現(xiàn)突然較大沉降或嚴重開裂。

⑥出現(xiàn)其他影響區(qū)間及周邊環(huán)境安全的異常情況。

5 結(jié)語

西安地鐵一號線自動化監(jiān)測施工應用以高配置的人員及設(shè)備投入為基礎(chǔ)，以先進的監(jiān)測方法為手段獲取了高質(zhì)量的監(jiān)測成果。在檢測中實施動態(tài)檢測，對地鐵結(jié)構(gòu)的整體以及局部的形變情況進行精準把握，掌握其變化規(guī)律，便于采取針對性的應對措施，保障了地鐵的結(jié)構(gòu)安全，此技術(shù)的應用也為后續(xù)類似項目的施工監(jiān)測積累了經(jīng)驗。