自动化监测在地铁盾构穿越已有线路施工过程中的应用及监测数据分析
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【摘要】随着城市的发展，地铁线路建设得越来越多，各条线路在地下纵横交错，在地铁隧道施工过程中，特别是穿越正在运营的地铁线路时，既要保证在建隧道的施工安全，还要保证已有地铁正常运营安全，所以需引进自动化监测，本工程通过广州市轨道交通六号线长罢尽天河客运站盾构施工过程中，对运营中三号线天河客运站折返线自动化监测数据的分析进行探讨，为类似的工程施工提供参考。
【关键词】盾构施工 自动化监测 监测数据分析
1工程概况
本自动化监测工程位于广州六号线盾构8标天河客运站-长罢厩间，采用盾构法施工，需下穿正在营运的广州地铁三号线折返线。六号线盾构隧道与三号线折返线主体建筑平面相互关系如图1，其中在建六号线埋深约32.4m，既有三号线埋深约20.8m。
图1 新建六号线与既有三号线地铁结构平面关系
2自动化监测技术的实施
2.1实时监测的必要性
工程实例证明，新建工程施工临近或下穿正在运营的地下铁道结构，对既有地铁结构及线路所造成的影响主要包括既有结构的沉降、弯曲和扭曲变形、开裂，变形缝的扩展和错动，造成结构性能指标的下降。由于地铁在运营时封闭线路，人员禁止在运营时间段中在隧道内活动，运营时段无法用常规手段采集变形数据，难以满足要求。所以采用自动化监测能及时反馈监测信息，确保施工安全。
2.2自动化监测项目和监测要求
根据设计技术文件，为满足施工期间实时监测要求，拟采用自动化实时监测，同时，为满足施工期间及工后一定周期的日常维修安全监测要求，对本工程辅以人工监测（列车夜间停运后）的方法。自动化监测主要是通过自动全站仪采集三维数据X、Y、Z，根据各个不同位置监测点数据变化情况，推算出正在营运的地铁隧道、道床、轨道变形情况。具体实时监测项目内容如表1。
2.3自动化监测布点设置
按照设计要求：分别在左右线每15m布置一个断面，并在暗挖隧道与明挖隧道分界线两侧各布置一个断面以监测相对位移（明挖区间仅在道床上布点）。共计布置11个断面，每个断面在轨道附近的道床上布设两个沉降监测点，中腰位置布设两个水平位移监测点，隧道拱顶布设一个拱顶沉降监测点，即每个监测断面布设5个监测点。
2.4 实时监测控制标准
既有线各监测项目的控制指标应在线路结构安全评估的基础上，由设计单位根据运营单位和建设单位的要求进行确定。根据工程经验，参考指标如下：按三级预警制度进行管理，包括预警值、报警值、控制值。监测控制值是指设计允许值，预警值是指引起警戒措施的起始值，报警值是指需提出警告的初始值，预警值取控制值的50%，报警值取控制值的80%，结构变形控制指标见表2：
2.5 自动化监测系统的组成和运行
2.5.1 ADMS自动化监测系统
本次实时监测使用两种监测系统，一种是基于测绘仪器TCA1800（带马达）系列全站仪，配套计算机、软件系统构成的ADMS测量机器人自动变形监测系统，详见图2。
3 自动化监测数据计算和分析
结合本工程实际情况，监测成果包括：轨道沉降、道床平顺度、左右轨道差异沉降、三角坑等，监测数据详见表3。
1）道床平顺度：不同断面同一点位的沉降差与断面之间的距离相对于10米距离的比值。
按自动全站仪采集的数据计算道床平顺度时：如1号断面―2号断面的道床平顺度（绝对量）：DZS01-3??― DZS02-3??=―0.45mm，道床平顺度（相对量）：0.45mm/15000mm*10/15=1/22222，控制值小于1/5000。
2）左右轨道沉降差：同一断面左右两边的轨道（道床）沉降差。如1号断面左右轨道沉降差：DZS01-3??― DZS01-4=―0.33mm，控制值小于3mm。
3）三角坑：在18m范围内，两股钢轨存在三个及以上的坑洼或突起。若以左股为基准股，在右股上出现负―正―负或正―负―正的交替水平差时就叫做三角坑（右轨比左轨高为正，比右轨低为负）。
4总结
本文主要通过广州六号线盾构穿越正在运营的三号线的过程中自动化监测应用及数据分析，为相关施工监测提供一个参考。采用实时自动化监测系统可实时掌握在新建线路建设过程中对既有线隧道结构形状和道床、轨道状况的影响，提供动态监测数据，为建设方及运营方提供及时可靠的数据和信息，及时指导施工采取必要预案措施、运营加强维修养护措施，对可能发生的事故提供及时、准确的预报，使有关各方有时间做出反应，避免恶性事故的发生，确保既有线安全运营。
参考文献：
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部（2013）. 《城市轨道交通工程监测技术规范》GB50911-2013.中国建筑工业出版社，28-31
[2]黄声享，尹 晖，蒋征（2004）.变形监测数据处理[M]. 武汉：武汉大学出版社， 46-67