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S9 地铁隧道结构自动化监测

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工程概括

工程项目位于深圳市福田区,工地基坑周围有电缆沟、燃气管线、给水管线、污水管线、电力管线等市政管线;基坑北侧为既有地铁线,离基坑最近距离约为 6.5m;东侧为在建地铁线,离基坑最近距离约为 1.5m。该基坑采用桩锚、桩撑、坡率法及直立式超前锚管+锚杆等支护方式,周长约520.6m,开挖面积约 9185.2㎡,开挖深度约 9.35~11.45m。本方案主要针对施工影响既有地铁线区间隧道结构自动化监测进行编制。

监测目的

由于临近既有线的外部作业不可避免地对已经建成的地铁隧道设施结构产生一定的影响,这种影响主要表现在:外部施工土方卸载、抽水、失水、振动、加载等,这些可能对地铁隧道设施结构产生变形、倾斜、位移、隆起、沉降等方面造成影响。例如,结构横截面产生水平或竖向位移或轨行区道床、轨道结构发生变形。因此,在临近的外部施工实施过程中必须对可能受到影响的地铁结构、轨道设施等进行变形自动监测。

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自动化监测的主要作用:

  • 准确量测外部施工过程中地铁车站及隧道结构不同位置的水平与竖向变形量及变形速率。

  • 通过对测量数据的分析和处理,掌握外部隧道和围岩稳定性的变化规律,分析影响隧道和围岩稳定性变化的因素,并提供实时数据,反馈指导施工与设计。

  • 对地铁车站及隧道设施结构的影响进行及时准确地监测与预警,保证施工期间地铁车站及隧道设施结构安全及地铁运营安全。

监测方法

本项目在确定的监测范围外稳定处两端各布设不少于3个基准点(左右线每条线共布设6个基准点,共12个基准点,现场可根据条件多布设若干基准点,作为互相校核的条件),每条线6个基准点的坐标即为该条线监测系统的基准数据。

基准点控制网初始值采用自由设站的方法进行测量,假定测站点坐标,以大里程最远端的后视基准点作为定向,并依次测定各个后视点的坐标。后视点测量方法采用极坐标法,多测回取其平均值作为其初始坐标。

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监测基准点布设在监测范围以外的稳定区域,在隧道拱腰距地面1米左右或道床两侧排水沟位置采用冲击钻钻孔,埋设棱镜杆件,并安装棱镜,棱镜面朝向测站位置并采用胶水固定。在监测影响区域外两端各埋设3个基准点,基准点间间距10~20米,且两点间高差大于0.5米,便于全站仪进行目标识别。

为了保证观测数据的连续性及可比性,人工监测与自动化监测均采用同一监测点标志,且在同一时间采集初始值。相关单位委托天宝官方合作伙伴广州宏拓测量仪器有限公司使用Trimble S9 HP测量机器人配合智能数据终端进行自动化监测。人工监测采用控制网结合极坐标法进行,监测仪器为天宝0.5″测量机器人。人工复测则使用天宝DiNi03水准仪配合水准尺做沉降观测。

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成果反馈

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Trimble S9 HP测量机器人,搭配智能数据终端和应用软件,组成了地铁自动化监测系统,拥有强大的监测数据曲线绘制功能,可以绘制监测值、监测值变化量、监测值变化速率的时间过程曲线和分布曲线等等。在必要的时候,可通过人工复测来比对仪器监测数据的准确性。

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