地鐵隧道結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)分析

1、地鐵隧道結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)分析摘要：隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國(guó)重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得了顯著的成效。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有許多城市地鐵線(xiàn)路建成運(yùn)營(yíng)，通過(guò)對(duì)一些已運(yùn)營(yíng)的線(xiàn)路調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在建設(shè)過(guò)程和運(yùn)營(yíng)期間，其隧道、高架橋、型結(jié)構(gòu)、路基擋墻等主體結(jié)構(gòu)均有變形發(fā)生，從而引起線(xiàn)路沉降、軌道變形，嚴(yán)重時(shí)則影響運(yùn)營(yíng)安全。為了及時(shí)掌握地鐵主體結(jié)構(gòu)的變形情況，及時(shí)消除安全隱患，在運(yùn)營(yíng)期間，對(duì)主體結(jié)構(gòu)采取適宜的變形監(jiān)測(cè)是非常必要的，選擇代表性部位進(jìn)行沉降變形監(jiān)測(cè)，對(duì)變形較大的地段及時(shí)采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施，確保運(yùn)營(yíng)安全，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命，對(duì)保證地鐵安全運(yùn)營(yíng)和長(zhǎng)期節(jié)約維修成本具有重要的意義。本文就地鐵隧道結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)展開(kāi)探討。關(guān)鍵詞

2、：沉降監(jiān)測(cè)；基準(zhǔn)網(wǎng)；監(jiān)測(cè)網(wǎng)；數(shù)據(jù)分析引言在工程實(shí)踐中，很多地下工程都需要在惡劣的地質(zhì)條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)，經(jīng)常面臨較大風(fēng)險(xiǎn)。地鐵隧道施工在多種因素影響下，往往會(huì)出現(xiàn)土體變形、沉降情況。土體變形、沉降達(dá)到一定限度，不僅會(huì)影響地鐵的正常運(yùn)行，還可能引發(fā)安全事故，造成人員傷亡，因此需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的沉降監(jiān)測(cè)方法的監(jiān)測(cè)精度低，針對(duì)于此我們?cè)O(shè)計(jì)了新的地鐵穿越工程沉降監(jiān)測(cè)方法。1沉降觀測(cè)地鐵沉降監(jiān)測(cè)通常采用水準(zhǔn)測(cè)量方法。在地鐵隧道內(nèi)進(jìn)行夜間水準(zhǔn)測(cè)量，作業(yè)難度大、時(shí)間緊且精度要求高。由于地鐵隧道前進(jìn)方向通視無(wú)遮擋，可以采用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)，可提高觀測(cè)效率和精度。天寶（Trimble）DiNi03

3、水準(zhǔn)儀穩(wěn)定性好、測(cè)量精度高、測(cè)量速度快，其每千米往返中誤差小于0.5mm，適用于在地鐵隧道內(nèi)進(jìn)行觀測(cè)?？紤]到地鐵隧道的特征，水準(zhǔn)網(wǎng)通常布設(shè)成附合水準(zhǔn)路線(xiàn)。水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)在遠(yuǎn)離變形區(qū)域的地鐵軌道底板上，監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿地鐵軌道中心和兩側(cè)交叉布設(shè)，通常每隔20-30m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。為提高觀測(cè)精度，需要固定觀測(cè)人員、觀測(cè)儀器、設(shè)站點(diǎn)、觀測(cè)線(xiàn)路和觀測(cè)環(huán)境條件，同時(shí)還需要在水準(zhǔn)標(biāo)尺上安裝燈帶照明。2監(jiān)測(cè)技術(shù)與方法2.1處理地鐵穿越工程沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由于從真實(shí)土體中獲得的變形數(shù)據(jù)不能用于即時(shí)監(jiān)測(cè)，因此需要設(shè)計(jì)沉降數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)步驟。第一步，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，識(shí)別缺失或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)相位拐點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別處理。第二步，使

4、用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來(lái)解釋、分析和預(yù)測(cè)處理后的數(shù)據(jù)，以顯示測(cè)量目標(biāo)前、后的變形狀態(tài)，并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了未來(lái)的變形趨勢(shì)。目前的預(yù)測(cè)方法包括時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)、灰色模型預(yù)測(cè)等。在測(cè)量工作中，測(cè)量數(shù)據(jù)的總誤差往往是由外界客觀因素、測(cè)量人員主觀因素、測(cè)量設(shè)備故障因素等多種因素造成的。重大誤差的存在破壞了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，嚴(yán)重背離了事實(shí)。而將一些較大的正態(tài)誤差作為總誤差去除，則可以提升實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，因此處理數(shù)據(jù)的最重要步驟就是數(shù)據(jù)剔除。地鐵沉降監(jiān)測(cè)的觀測(cè)條件不好會(huì)引起誤差較大，為了準(zhǔn)確反映情況，需要進(jìn)行綜合分析，并增加觀測(cè)次數(shù)，反復(fù)確認(rèn)。保證數(shù)據(jù)可靠性和結(jié)果準(zhǔn)確性的前提，需要正確識(shí)別數(shù)據(jù)，檢測(cè)關(guān)鍵錯(cuò)誤。采集

5、沉降工程數(shù)據(jù)后，需根據(jù)數(shù)據(jù)類(lèi)型剔除數(shù)據(jù)。地鐵施工過(guò)程中，變形體的變形大部分在1個(gè)月左右完成，采集的變形數(shù)據(jù)多為小樣本，因此需要選用Grubbs和Dixon準(zhǔn)則，剔除最小的樣本，保留綜合數(shù)據(jù)值，避免剔除結(jié)果出錯(cuò)。Shoveler準(zhǔn)則的置信度隨著n的變化而變化，因此Shoveler準(zhǔn)則的數(shù)據(jù)提出準(zhǔn)確度明顯高于Grubbs準(zhǔn)則。換句話(huà)說(shuō)，Shoveler的靈敏度高于Grubbs，且處理小樣本時(shí)，Shoveler可以無(wú)視總誤差。為此當(dāng)樣本較大時(shí)，宜采用Shoveler準(zhǔn)則進(jìn)行總誤差數(shù)據(jù)剔除。2.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)現(xiàn)場(chǎng)沿隧道方向直線(xiàn)段每50m、曲線(xiàn)段每30m在隧道結(jié)構(gòu)兩側(cè)壁和道床中心位置分別布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，

6、并在沉降縫（或伸縮縫）等結(jié)構(gòu)連接處兩側(cè)各加密布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。另外，為提高觀測(cè)精度及成果的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)線(xiàn)下嚴(yán)格按國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)，線(xiàn)上采用閉合環(huán)多余觀測(cè)條件的方法進(jìn)行。2.3選取沉降監(jiān)測(cè)參考基準(zhǔn)網(wǎng)在選取沉降監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)前，需要統(tǒng)一進(jìn)行基準(zhǔn)設(shè)置。沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化，都是根據(jù)多個(gè)時(shí)間段的觀測(cè)結(jié)果得到的。使用不同的標(biāo)準(zhǔn)分析時(shí)，這些點(diǎn)的垂直位移不相同。準(zhǔn)則的選擇與基準(zhǔn)網(wǎng)的調(diào)整方法密切相關(guān)。固定參考是參考網(wǎng)選取的標(biāo)準(zhǔn)，可將其作為參考網(wǎng)監(jiān)測(cè)的固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)。該監(jiān)測(cè)點(diǎn)不會(huì)隨著時(shí)間變化而變化，因此被稱(chēng)為固定參考點(diǎn)。沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)要么是變形點(diǎn)，要么是不固定的測(cè)點(diǎn)，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)和沉降測(cè)量點(diǎn)分析，

7、認(rèn)為變形點(diǎn)和不固定測(cè)點(diǎn)的出現(xiàn)概率相同，因此可以在參考基準(zhǔn)網(wǎng)中添加固定參考，將其作為基準(zhǔn)網(wǎng)選取基礎(chǔ)。除了需要選取固定點(diǎn)，在設(shè)置參考網(wǎng)時(shí)還需要預(yù)先劃分基線(xiàn)。為了得到可靠的基線(xiàn)位置，需要人為引入和約束參考數(shù)值。以各點(diǎn)的平均值為基準(zhǔn)，考慮到不同時(shí)間段內(nèi)所有點(diǎn)的數(shù)值變化，采用自由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整結(jié)果以重心基準(zhǔn)為主。該調(diào)整方法作為重心基準(zhǔn)判斷的一種特殊形式，可以用于參考線(xiàn)的劃分。固定參考線(xiàn)劃分的三個(gè)基準(zhǔn)包括固定基準(zhǔn)、重心基準(zhǔn)和亞穩(wěn)態(tài)基準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，如果監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)有固定點(diǎn)，最好采用固定基線(xiàn)。與滑坡觀測(cè)一樣，基準(zhǔn)網(wǎng)對(duì)沉降監(jiān)測(cè)基點(diǎn)的判斷需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在有限的轉(zhuǎn)換半徑范圍內(nèi)，可考慮遠(yuǎn)離中心的參考點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)基

8、點(diǎn)轉(zhuǎn)換。在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，如果監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)部分穩(wěn)定，則需要進(jìn)行穩(wěn)定基準(zhǔn)測(cè)試，以將監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)調(diào)整到完全穩(wěn)定。如果監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)點(diǎn)都是變換點(diǎn)，并且變形的概率相等，可以使用質(zhì)心基準(zhǔn)進(jìn)行無(wú)秩缺陷網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。2.4沉降監(jiān)測(cè)1.隧道沉降監(jiān)測(cè)。（1）盾構(gòu)隧道。盾構(gòu)隧道內(nèi)道床上沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)每隔1。環(huán)布設(shè)一個(gè)，采用頂部呈半球型的不銹鋼膨脹螺栓為標(biāo)志，統(tǒng)一規(guī)格，用鉆孔機(jī)引孔用混凝土填充后打入道床軌枕內(nèi)，一般布設(shè)在軌道中心線(xiàn)上。標(biāo)志的一頭帶有十字或?qū)χ行A點(diǎn)，露出道床約5mm。（2）明挖矩形隧道。區(qū)間矩形隧道沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)以矩形隧道變形縫間的隧道為單位，每節(jié)矩形隧道在側(cè)距變形縫5m處的整體道床線(xiàn)路中心位置各布設(shè)一個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。如有其他設(shè)備設(shè)施影響，可實(shí)地進(jìn)行縱橫向小范圍調(diào)整，布點(diǎn)方式與盾構(gòu)隧道布點(diǎn)方式一致。（二）車(chē)站結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)。車(chē)站結(jié)構(gòu)在站臺(tái)有效距離上下行的1/4、1/2、3/4處分別布沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)在車(chē)站與區(qū)間分界線(xiàn)5m處各布設(shè)2處沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即每個(gè)車(chē)站上下行線(xiàn)各布設(shè)5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。（三）隧道與車(chē)站交接處差異沉降監(jiān)測(cè)。以車(chē)站與區(qū)間隧道分界線(xiàn)為準(zhǔn)，在車(chē)站距其5m、隧道第一環(huán)（距分界線(xiàn)約1m）處分別布設(shè)1個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)兩點(diǎn)之間變化量