地鐵施工監(jiān)測方法探討
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摘要:隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，地鐵工程已經(jīng)成為緩解城市交通壓力，解決城市交通擁堵問題的首選的軌道交通工具。在地鐵建設(shè)過程中，安全監(jiān)測具有重要的作用，它是保障地鐵安全施工的重要手段。本文闡述了信息化測繪條件下的地鐵施工監(jiān)測的內(nèi)涵，對地鐵施工監(jiān)測方法以及信息管理與反饋機(jī)制等進(jìn)行了探究，以期為提升地鐵建設(shè)各相關(guān)單位安全監(jiān)測的信息化和管理水平提供一定的借鑒。
關(guān)鍵詞:信息化測繪;地鐵施工監(jiān)測;方法;信息管理
隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，地鐵工程已經(jīng)成為緩解城市交通壓力，解決城市交通擁堵問題的首選的軌道交通工具。在地鐵建設(shè)過程中，由于環(huán)境影響，可能會(huì)產(chǎn)生位移、沉降、變形等工程事故，因此，安全監(jiān)測具有重要的作用，它是保障地鐵安全施工的重要手段。目前在地鐵施工中安全監(jiān)測具有監(jiān)測點(diǎn)、監(jiān)測項(xiàng)目眾多，監(jiān)測周期長等特點(diǎn)，建立一個(gè)統(tǒng)籌監(jiān)測數(shù)據(jù)的信息化管理系統(tǒng)，可以及時(shí)掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)變化和周圍環(huán)境條件的變化，達(dá)到預(yù)警和輔助決策的效果，有效提升地鐵建設(shè)各相關(guān)單位安全監(jiān)測的信息化和管理水平。
一、地鐵施工安全監(jiān)測的內(nèi)容
地鐵施工作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，為了保障安全施工，要對多個(gè)項(xiàng)目指標(biāo)進(jìn)行安全監(jiān)測，并結(jié)合各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)來對地鐵安全狀況做出客觀、全面、合理的評(píng)判。地鐵施工監(jiān)測的對象主要有車站基坑、支護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂部水平位移、線路區(qū)間隧道、土體側(cè)向變形、區(qū)間豎井、周邊及沿線的主要建(構(gòu))筑物的沉降、支撐立柱沉降、道路及地表沉降、錨桿拉力、支撐軸力、地下水位等內(nèi)容。在地鐵工程施工中，對項(xiàng)目進(jìn)行安全監(jiān)測時(shí)，要根據(jù)監(jiān)測對象的特點(diǎn)、工程監(jiān)測等級(jí)、工程影響分區(qū)、設(shè)計(jì)及施工的要求來合理進(jìn)行確定。
二、地鐵施工安全監(jiān)測方法
(一)水平位移監(jiān)測
在地鐵施工過程中，應(yīng)用明挖法或蓋挖法對車站進(jìn)行施工時(shí)，主要對支護(hù)粧、邊坡頂部水平位移和立柱結(jié)構(gòu)水平位移等進(jìn)行監(jiān)測，采用盾構(gòu)法對區(qū)間進(jìn)行施工時(shí)，主要監(jiān)測管片結(jié)構(gòu)水平位移項(xiàng)目。水平位移監(jiān)測點(diǎn)主要分為三種，分別是基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和變形監(jiān)測點(diǎn)，其中水平位移監(jiān)測的控制點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)，他們共同組成首級(jí)控制網(wǎng)。水平位移監(jiān)測一般遵循基準(zhǔn)點(diǎn)———監(jiān)測控制點(diǎn)(工作基點(diǎn))———水平位移監(jiān)測點(diǎn)的觀測原則，在監(jiān)測前要對首級(jí)網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。監(jiān)測控制點(diǎn)一般會(huì)布設(shè)于基坑周圍相對穩(wěn)定的地方，作為水平位移監(jiān)測工作基點(diǎn)，而基準(zhǔn)點(diǎn)一般設(shè)在施工影響范圍外，通過它的布設(shè)來檢查和恢復(fù)工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性。水平位移監(jiān)測點(diǎn)的觀測，一般用自由設(shè)站或在工作基點(diǎn)上設(shè)站，通過極坐標(biāo)法來觀測監(jiān)測點(diǎn)。在觀測基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移時(shí)，按照《建筑物變形測量規(guī)程》的二級(jí)精度進(jìn)行，與此同時(shí)也要對監(jiān)測點(diǎn)在垂直于基坑邊墻方向上的變化進(jìn)行監(jiān)測，視線長度控制在≤300m，控制測量以全站儀導(dǎo)線測量等形式開展。在監(jiān)測時(shí)，要采集三次監(jiān)測點(diǎn)的初值合格后取平均值。具體做法是采用在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的冠頂梁上鉆孔，埋設(shè)鋼筋觀測墩的形式來布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，在墩頂部布設(shè)強(qiáng)制對中螺栓和棱鏡整平鋼板，通過反射棱鏡監(jiān)測目標(biāo)，并以后方交會(huì)法結(jié)合導(dǎo)線測量法來檢查水平位移監(jiān)測工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性。
(二)豎向位移監(jiān)測
在地鐵工程施工過程中，豎向位移監(jiān)測是施工安全監(jiān)測的主要形式，它為地鐵施工安全提供了最重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)，它具有監(jiān)測成本較低、監(jiān)測方式簡單、靈活的特點(diǎn)。豎向位移監(jiān)測包括項(xiàng)目種類眾多，在采用不同施工方法時(shí)，監(jiān)測項(xiàng)目也不盡相同。在采用明挖法施工時(shí)，豎向位移監(jiān)測主要包括支護(hù)墻、立柱結(jié)構(gòu)豎向位移、坑底隆起、地表沉降、止體分層豎向位移、邊坡頂部豎向位移等;在采用盾構(gòu)法施工的區(qū)間，監(jiān)測項(xiàng)目包括管片結(jié)構(gòu)豎向位移、土體分層豎向位移以及地表沉降。采用礦山法施工時(shí)，監(jiān)測項(xiàng)目包括初期支護(hù)結(jié)構(gòu)拱頂沉降、隧道拱腳豎向位移、止體分層豎向位移、中柱結(jié)構(gòu)豎向位移等;工程周邊環(huán)境監(jiān)測時(shí)，監(jiān)測項(xiàng)目包括建(構(gòu))筑物堅(jiān)向位移、路基路面豎向位移、地下管線豎向位移、初期支護(hù)結(jié)構(gòu)底板豎向位移、地表沉降等。豎向位移監(jiān)測主要以二等水準(zhǔn)測量的方式進(jìn)行，豎向位移監(jiān)測方法主要包括:幾何水準(zhǔn)測量、電磁波測距三角髙程測量和靜力水準(zhǔn)測量等方法。沉降監(jiān)測控制網(wǎng)要布設(shè)成閉合、附合或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)，高程控制點(diǎn)要大于等于3個(gè)，同時(shí)要量測出每次儀器的安置位置，并用紅油漆在地面做出標(biāo)記。以建(構(gòu))筑沉降監(jiān)測為例，它作為一種垂直位移的變形觀測，采用的監(jiān)測方法一般為在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上和建筑物體結(jié)構(gòu)上埋設(shè)變形觀測點(diǎn)，并以照建(構(gòu))筑場地地形、地質(zhì)條件以及對垂直位移變形觀測的精度要求為依據(jù)，對控制網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行合理布設(shè)。基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)是沉降監(jiān)測控制網(wǎng)的控制點(diǎn)，其中沉降監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)要選擇具有良好的通視條件、地基堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定、能夠使標(biāo)石得到長期保存與觀測的地方進(jìn)行布設(shè);而工作基點(diǎn)要布設(shè)在與觀測目標(biāo)位置較近且便于聯(lián)測觀測點(diǎn)的穩(wěn)定的地方。建(構(gòu))筑物沉降監(jiān)測監(jiān)控對象是基坑邊緣以外3倍開挖深度范圍內(nèi)需要保護(hù)的建(構(gòu))筑物。建(構(gòu))筑沉降監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)要不影響建筑物的外觀，避開有礙設(shè)標(biāo)與觀測的障礙物，其原則與方法具體為:在地鐵施工過程中，建(構(gòu))筑物的豎向位移監(jiān)測點(diǎn)的選取一般位于建(構(gòu))筑物四角的柱基、不同地基分界處、建(構(gòu))筑物不同結(jié)構(gòu)的分界處、變形縫、開裂處的兩側(cè)等部位，且構(gòu)筑物一般都要大于等于4點(diǎn)。構(gòu)(建)筑物沉降觀測時(shí)，要采用閉合線路或附合線路觀測周圍的各建筑(構(gòu))物沉降點(diǎn)或支點(diǎn)觀測，以水準(zhǔn)控制線路測出的各控制點(diǎn)高程數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行兩次支點(diǎn)觀測，在監(jiān)測過程中也應(yīng)當(dāng)做到變形監(jiān)測中的四個(gè)不變原則，即每次觀測人員、儀器固定按相同的觀測路線進(jìn)行，做到監(jiān)測方式不變、儀器不變、監(jiān)測環(huán)境和人員不變，且支點(diǎn)站數(shù)要小于等二兩站。
(三)其他監(jiān)測
除水平、豎向位移監(jiān)測外，還有很多其他監(jiān)測項(xiàng)目如:傾斜、凈空收斂、地下水位和孔隙水壓力、各種力學(xué)監(jiān)測和裂縫等。傾斜監(jiān)測是利用測斜儀對支護(hù)墻體、土體的深層水平位移監(jiān)測，通過測量支護(hù)結(jié)構(gòu)中特別套管的變形來獲得基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體在不同深度的各點(diǎn)向基坑內(nèi)不同深度的水平位移的變化數(shù)據(jù)。通常傾斜監(jiān)測采用同一豎直方向上布設(shè)幾個(gè)水平位移監(jiān)測點(diǎn)的方式進(jìn)行測量。凈空收斂分為豎井井壁支護(hù)結(jié)構(gòu)、隧道管片結(jié)構(gòu)、初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的凈空收斂，它作為側(cè)壁間的相對位移，直接反映了支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定情況。凈空收斂一般采用接觸和非接觸兩種方式進(jìn)行測量。地下水位和孔巧水壓力是運(yùn)用觀測地下水位的變化來進(jìn)行施工監(jiān)測的一種方法，它利用地下水對車站基坑安全的影響來布設(shè)區(qū)域水位孔，利用降水井監(jiān)測坑內(nèi)水位。力學(xué)監(jiān)測包括結(jié)構(gòu)應(yīng)力、支撐軸力、錯(cuò)桿拉力、隧道圍巖拉力等等，它是幾何位移監(jiān)測的重要補(bǔ)充，一般采用應(yīng)變計(jì)、軸力計(jì)和鋼筋應(yīng)力計(jì)等進(jìn)行監(jiān)測。裂縫監(jiān)測方法一般是采用裂縫計(jì)或游標(biāo)卡尺等測量縫隙長度和寬度變化，從而獲得裂縫情況的監(jiān)測數(shù)據(jù)。以上這些監(jiān)測方式相對簡單，數(shù)據(jù)處理也比較容易。
三、結(jié)語
在地鐵建設(shè)過程中，安全監(jiān)測具有重要的作用，它是保障地鐵安全施工的重要手段。在信息化測繪條件下，建立一個(gè)完善的地鐵施工監(jiān)測信息系統(tǒng)，通過監(jiān)測系統(tǒng)可以及時(shí)了解監(jiān)測對象的狀態(tài)、穩(wěn)定程度和變形情況，及時(shí)修正設(shè)計(jì)參數(shù)，優(yōu)化施工工藝，變更施工方法，為以后地鐵施工及規(guī)范修改提供參考。
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作者:劉玉強(qiáng) 單位：中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司隧道設(shè)計(jì)分公司
