地鐵隧道結構沉降監(jiān)測分析

1、地鐵隧道結構沉降監(jiān)測分析摘要：隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，我國重要基礎設施建設取得了顯著的成效。目前國內已經(jīng)有許多城市地鐵線路建成運營，通過對一些已運營的線路調查研究發(fā)現(xiàn)，在建設過程和運營期間，其隧道、高架橋、型結構、路基擋墻等主體結構均有變形發(fā)生，從而引起線路沉降、軌道變形，嚴重時則影響運營安全。為了及時掌握地鐵主體結構的變形情況，及時消除安全隱患，在運營期間，對主體結構采取適宜的變形監(jiān)測是非常必要的，選擇代表性部位進行沉降變形監(jiān)測，對變形較大的地段及時采取適當?shù)难a救措施，確保運營安全，延長結構使用壽命，對保證地鐵安全運營和長期節(jié)約維修成本具有重要的意義。本文就地鐵隧道結構沉降監(jiān)測展開探討。關鍵詞

2、：沉降監(jiān)測；基準網(wǎng)；監(jiān)測網(wǎng)；數(shù)據(jù)分析引言在工程實踐中，很多地下工程都需要在惡劣的地質條件下進行設計和建設，經(jīng)常面臨較大風險。地鐵隧道施工在多種因素影響下，往往會出現(xiàn)土體變形、沉降情況。土體變形、沉降達到一定限度，不僅會影響地鐵的正常運行，還可能引發(fā)安全事故，造成人員傷亡，因此需要及時對其進行監(jiān)測。傳統(tǒng)的沉降監(jiān)測方法的監(jiān)測精度低，針對于此我們設計了新的地鐵穿越工程沉降監(jiān)測方法。1沉降觀測地鐵沉降監(jiān)測通常采用水準測量方法。在地鐵隧道內進行夜間水準測量，作業(yè)難度大、時間緊且精度要求高。由于地鐵隧道前進方向通視無遮擋，可以采用電子水準儀進行觀測，可提高觀測效率和精度。天寶（Trimble）DiNi03

3、水準儀穩(wěn)定性好、測量精度高、測量速度快，其每千米往返中誤差小于0.5mm，適用于在地鐵隧道內進行觀測?？紤]到地鐵隧道的特征，水準網(wǎng)通常布設成附合水準路線。水準基準點布設在遠離變形區(qū)域的地鐵軌道底板上，監(jiān)測點沿地鐵軌道中心和兩側交叉布設，通常每隔20-30m布設一個監(jiān)測點。為提高觀測精度，需要固定觀測人員、觀測儀器、設站點、觀測線路和觀測環(huán)境條件，同時還需要在水準標尺上安裝燈帶照明。2監(jiān)測技術與方法2.1處理地鐵穿越工程沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)由于從真實土體中獲得的變形數(shù)據(jù)不能用于即時監(jiān)測，因此需要設計沉降數(shù)據(jù)監(jiān)測步驟。第一步，進行數(shù)據(jù)檢測，識別缺失或錯誤的數(shù)據(jù)，及時對相位拐點的數(shù)據(jù)進行識別處理。第二步，使

4、用適當?shù)臄?shù)學模型來解釋、分析和預測處理后的數(shù)據(jù)，以顯示測量目標前、后的變形狀態(tài)，并準確預測了未來的變形趨勢。目前的預測方法包括時間序列預測模型預測、灰色模型預測等。在測量工作中，測量數(shù)據(jù)的總誤差往往是由外界客觀因素、測量人員主觀因素、測量設備故障因素等多種因素造成的。重大誤差的存在破壞了實驗結果的可靠性，嚴重背離了事實。而將一些較大的正態(tài)誤差作為總誤差去除，則可以提升實驗結果的可靠性，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)測的觀測條件不好會引起誤差較大，為了準確反映情況，需要進行綜合分析，并增加觀測次數(shù)，反復確認。保證數(shù)據(jù)可靠性和結果準確性的前提，需要正確識別數(shù)據(jù)，檢測關鍵錯誤。采集

5、沉降工程數(shù)據(jù)后，需根據(jù)數(shù)據(jù)類型剔除數(shù)據(jù)。地鐵施工過程中，變形體的變形大部分在1個月左右完成，采集的變形數(shù)據(jù)多為小樣本，因此需要選用Grubbs和Dixon準則，剔除最小的樣本，保留綜合數(shù)據(jù)值，避免剔除結果出錯。Shoveler準則的置信度隨著n的變化而變化，因此Shoveler準則的數(shù)據(jù)提出準確度明顯高于Grubbs準則。換句話說，Shoveler的靈敏度高于Grubbs，且處理小樣本時，Shoveler可以無視總誤差。為此當樣本較大時，宜采用Shoveler準則進行總誤差數(shù)據(jù)剔除。2.2監(jiān)測點的布設現(xiàn)場沿隧道方向直線段每50m、曲線段每30m在隧道結構兩側壁和道床中心位置分別布設沉降監(jiān)測點，

6、并在沉降縫（或伸縮縫）等結構連接處兩側各加密布設沉降監(jiān)測點。另外，為提高觀測精度及成果的可靠性，現(xiàn)場線下嚴格按國家二等水準測量要求施測，線上采用閉合環(huán)多余觀測條件的方法進行。2.3選取沉降監(jiān)測參考基準網(wǎng)在選取沉降監(jiān)測基準網(wǎng)前，需要統(tǒng)一進行基準設置。沉降監(jiān)測網(wǎng)絡中每個監(jiān)測點的變化，都是根據(jù)多個時間段的觀測結果得到的。使用不同的標準分析時，這些點的垂直位移不相同。準則的選擇與基準網(wǎng)的調整方法密切相關。固定參考是參考網(wǎng)選取的標準，可將其作為參考網(wǎng)監(jiān)測的固定監(jiān)測點。該監(jiān)測點不會隨著時間變化而變化，因此被稱為固定參考點。沉降監(jiān)測網(wǎng)中的監(jiān)測點要么是變形點，要么是不固定的測點，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)和沉降測量點分析，

7、認為變形點和不固定測點的出現(xiàn)概率相同，因此可以在參考基準網(wǎng)中添加固定參考，將其作為基準網(wǎng)選取基礎。除了需要選取固定點，在設置參考網(wǎng)時還需要預先劃分基線。為了得到可靠的基線位置，需要人為引入和約束參考數(shù)值。以各點的平均值為基準，考慮到不同時間段內所有點的數(shù)值變化，采用自由網(wǎng)絡進行調整，調整結果以重心基準為主。該調整方法作為重心基準判斷的一種特殊形式，可以用于參考線的劃分。固定參考線劃分的三個基準包括固定基準、重心基準和亞穩(wěn)態(tài)基準。一般來說，如果監(jiān)控網(wǎng)絡有固定點，最好采用固定基線。與滑坡觀測一樣，基準網(wǎng)對沉降監(jiān)測基點的判斷需要進行轉換，在有限的轉換半徑范圍內，可考慮遠離中心的參考點，從而實現(xiàn)監(jiān)測基

8、點轉換。在進行監(jiān)測時，如果監(jiān)控網(wǎng)絡呈現(xiàn)部分穩(wěn)定，則需要進行穩(wěn)定基準測試，以將監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài)調整到完全穩(wěn)定。如果監(jiān)測網(wǎng)絡中的每個點都是變換點，并且變形的概率相等，可以使用質心基準進行無秩缺陷網(wǎng)絡調整。2.4沉降監(jiān)測1.隧道沉降監(jiān)測。（1）盾構隧道。盾構隧道內道床上沉降監(jiān)測點每隔1。環(huán)布設一個，采用頂部呈半球型的不銹鋼膨脹螺栓為標志，統(tǒng)一規(guī)格，用鉆孔機引孔用混凝土填充后打入道床軌枕內，一般布設在軌道中心線上。標志的一頭帶有十字或對中小圓點，露出道床約5mm。（2）明挖矩形隧道。區(qū)間矩形隧道沉降監(jiān)測點的布設以矩形隧道變形縫間的隧道為單位，每節(jié)矩形隧道在側距變形縫5m處的整體道床線路中心位置各布設一個沉降監(jiān)測點。如有其他設備設施影響，可實地進行縱橫向小范圍調整，布點方式與盾構隧道布點方式一致。（二）車站結構沉降監(jiān)測。車站結構在站臺有效距離上下行的1/4、1/2、3/4處分別布沉降監(jiān)測點，同時在車站與區(qū)間分界線5m處各布設2處沉降監(jiān)測點，即每個車站上下行線各布設5個監(jiān)測點。（三）隧道與車站交接處差異沉降監(jiān)測。以車站與區(qū)間隧道分界線為準，在車站距其5m、隧道第一環(huán)（距分界線約1m）處分別布設1個沉降監(jiān)測點，通過兩點之間變化量