地铁外部施工对隧道的影响及监控措施
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摘要：本文以广州绿地中心商业楼基坑开挖施工项目为例，介绍了施工实施监测的必要性及监测要点，就如何做好对地铁外部近距离施工监控措施进行探讨。
Abstract: in this paper, in order to study the commercial building of Guangzhou green center construction project as an example, introduces the necessity of monitoring points and monitoring implementation of construction, how to do on the subway close construction monitoring measures.
Keywords: subway construction; the influence of tunnel; control measures;
中图分类号： U231+.1 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
引言：
地铁工程结构本身由于地基的变形及内部应力、外部荷载的变化而产生结构变形和沉降。而地铁旁边的基坑开挖正是引起外部荷载变化的主要原因。如果地铁结构变形和沉降超过允许值，将会对地铁的运营安全造成影响。根据国家和广州市地铁设施保护的相关规定，以及绿地集团广州白云新城建设的实际情况，对本工程范围内受施工影响的地铁隧道结构进行变形（变位）监测，准确测量出地铁隧道局部变形或整体变形的准确位置、大小量值、变形方向和变化速率，检验设计，信息化指导施工，及时准确地掌握绿地集团广州白云新城建设施工过程对地铁隧道的影响，确保地铁隧道结构和建设项目施工顺利进行。
1.工程概况
广州绿地中心项目位于广州市白云区白云新城，拟建多栋商业楼及高层写字楼。其一期工程拟建一栋七层（高30 m）的商业楼，设两层地下室，地下建筑面积约19000；二期工程拟建一栋七层（高30 m）的商业楼及一栋50层（高200m）的写字楼，设三层地下室，地下建筑面积约72000。基坑边线总长约830m，基坑开挖深度约为12.0~18.0m。场地东侧为已建正在运营的地铁二号线隧道，隧道结构外边线距基坑东侧开挖边线最近处约5m。需要进行监测的隧道长度约268m。基坑施工工期预计为10个月，因此该项目的监测总工期约为10个月，其中重点监测工期约为5个月。监测总次数约为525次。
2. 地铁外部施工对隧道的影响
2.1基坑开挖过程中会导致隧道发生附加变形，隧道地基土的移位，基坑周围土体的移动是基坑开挖引起地基应力重新分布的结果，是地层损失的传递；产生地层移动的主要因素是基坑围护墙的侧向变形和墙底土产生塑性的流动；
2.2挖除基坑维护墙内的土体，破坏了原来的平衡状态，墙体像基坑方向变形。由于土体是一定程度密实的连续介质，围护墙内移形成的坑外底层损失向远侧传递，从而引起坑外土体的移动；
2.3随着基坑开挖及墙内土体的挖除。坑边的超载等因素使坑内外土体产生压力差，导致围护墙墙址下部土体向坑内塑性流动，使基坑坑底产生塑性的隆起，土体塑性涌入；
2.4当隧道在基坑侧面时，基坑开挖卸载对隧道的侧向（向基坑内）位移和竖向位移都有一定的影响，且随着隧道埋深的增加先是增加后是减小。这是由于当隧道埋深较小时，隧道处于连续墙周围的土体中，由于连续墙的约束作用，隧道变形受到基坑开挖卸载较小；当隧道埋深增加时，隧道处于连续墙下，连续墙约束作用对其影响较小，所以隧道位移有所增加；随着隧道埋深的进一步增加，隧道位移受到基坑开挖的影响会越来越小；
2.5当隧道在基坑正下方时，基坑开挖卸载对其下部的地铁隧道有明显的影响基坑开挖卸载使得下部土体回弹从而带动土体中的隧道产生位移，隧道处于基坑正下方，由于对称性隧道位移主要表现为竖向上抬，且随着隧道距基坑底距离的增加而明显减小。
3.实施检测的必要性
通过监测可动态收集地铁结构变形信息，掌握结构变形情况，保障运营安全，确保工程的可靠度。基坑支护设计和开挖方式的不同引起的地铁变形也不尽相同，通过监测可验证沉降变形理论的正确性和可靠性，了解结构实际受力状态，判断结构的安全承载能力和使用条件。通过监测系统收集各种技术数据，建立数据库，以便更好地随时掌握结构变形全貌。可及时发现变形现状及发展趋势，并采取处理措施预案。
3.1通过对测量数据的分析、处理掌握隧道和围岩稳定性的变化规律，影响隧道和围岩稳定性变化的因素，修改和确认基坑设计及施工参数。
3.2通过监控量测了解施工方法和施工手段的科学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全及地面建(构)筑物和地下管线的安全。
3.3了解基坑施工过程中地铁结构不同位置的垂直变位与水平变位情况。
3.4了解管片衬砌的变形情况，实现信息化施工，将监测结果用于反馈设计，为改进设计施工提供信息指导，积累施工经验，提供可靠施工工艺，为以后类似的施工提供技术储备。
3.5及时准确地掌握基坑开挖及主体结构施工过程对地铁隧道结构的影响，确保地铁隧道结构安全和基坑开挖安全。
4.监测要点
4.1为确保安全文明施工，监测工作的整个实施过程必须与地保办及地铁运营等部门保持密切联系和相互配合，按地铁相关部门的规定和要求，做好方案审批、安全培训等前期工作，进入隧道前必须按规定申请作业令，并在地铁运营部门规定的时间内进出地铁隧道；
4.2 本站区的地质条件较差，工程复杂。基坑开挖阶段，每天对地铁结构的监测应不少于1次，变形数据稳定后，监测频率可适当放宽；结构变形过大，或场地情况变化时应加密测量，有事故征兆时需要连续监测，当遇到突况时应加密监测。监测频率根据施工深度，结构变形情况和广州市地铁设施保护部的要求而定；
4.3每次监测工作结束后，应及时提交监测结果及处理意见。能够随时、及时的提供监测数据信息。当地铁隧道结构突然发生较大的变形和不均匀变形，应立即与建设单位、地铁公司取得联系，加密监测周期，协商施工方法，采取加固措施，防止地铁隧道结构变形损坏和影响地铁结构安全。
4.4为确保地铁的结构后续施工的进度和测量人员的安全，监测系统需要能够做到全自动监测、无人值守、远程控制和数据传输。有足够精密的监测精度，一般要优于1毫米。
4.5根据施工地点、监测地段，在站台区、盾构区布置一定数量的监测点，确定适当的监测长度。监控测量应贯穿整个施工过程始终；
4.6 以地铁结构安全监测为主，选取反映地铁隧道结构局部、整体变形和处于重要结构部位的位置设置监测点，布置监测仪器设备，建立监测系统。用瑞士徕卡TCA1800/TCR1201+型自动全站仪和国内外先进成熟的自动监测系统软件建立自动监测系统。施工期间，在本项目所辖隧道自动测量地铁隧道结构在三维方向一X、Y、Z方向（其中：X、Y为水平方向，Z为垂直沉降方向）的变形；
4.7为确保监测系统的正常运行，自动化监测系统同时配备系统维护和监测监理工程人员，保障监测系统正常运行和提供监测状态信息；
4.8监测系统能够远程监控管理和自动变形预报。监测报警的控制指标根据结构变形情况、地铁公司要求等方面定，分为控制标准、警报标准和行动标准。监测项目的警戒值，一般为控制值的0.8倍，同时应满足监测对象的有关规范及支护结构设计要求。
5.监控措施
隧道监测线路长、弯曲大、监测点位多、监测任务急、监测工期短，必须设置多个仪器站才能完成对整个基坑监测区域的监测。为此，采取对每个隧道监测断面利用瑞士徕卡TCA2003、TCA1800自动全站仪和机载自动监测系统进行人工设站自动测量方法，即三维方向位移监测。分别对各个监测点进行二级水平方向（X、Y）和垂直沉降方向（Z）三维方向的位移自动观测。
5.1准备阶段
根据工点的施工图、施工组织方案、地质报告及监测项目，提前到施工现场踏勘和拍照，了解现场情况，查阅管线资料和周边重要建（构）筑物的基础资料。进行技术交底、资料交接，熟悉掌握设计意图和设计文件要求，会同业主完成对工程监测图纸的审核，对发现的重大错误或方案性问题书面报业主。编制有针对性的监测方案，方案必须先通过部门的检查，然后提交院技术委员会专家的审查，根据审查意见作出修改，修改后报地保办和驻地监理审批，同意后方可实施。
5.2布置和安装测点
对于需保护的测点，按批准的实施方案，提前准备足够的埋设材料。测点埋设严格按要求进行，埋设后由技术人员逐一检查，不合格的要返工，做好测点的标示和保护工作。主动联合监理对测点布设进行指导、配合和察看。督促施工单位配合保护测点和观测视线的通畅。
5.3仪器、人员配置
保证100%监视和监测设备在校准、鉴定的有效期内运行；注意仪器设备的日常维护保养；按规定的频率和方法进行仪器的常规检测；保证所有人员到位，持证上岗。各监测项目要按人员固定、仪器固定、方法固定、监测时间段固定的原则作业，以保证数据成果的可靠性和精确性。
5.4现场量测
现场量测工作以我院制定的程序文件、作业指导书的要求，按批准的方案实施。作业过程有详细的记录，观测成果及时记录签名，有条件的立即对数据进行检查，有疑问的要立即进行复测。
5.5监测数据资料记录
监测记录的表格全部统一使用我院质量手册规定的样式，内容填写齐全，字迹清楚，不得涂改、擦改和转抄。凡划改的数字和超限划去的成果，均按程序办理，经技术负责人批准后方可使用，并注明原因和重测结果所在的页数。电子记录要注意记录储存设备的电源更换，避免数据丢失。注意手工录入的数据复核和非直接采集项目的检查；对监测中观测到和出现的异常情况作及时的记录，方便成果的分析。须现场计算的检核数据要当场完成，避免返测而耽误工期。在监测过程中，如因场地环境条件的改变、设计方案的变更，需增减工作量或改变监测手段，应及时报请监理审核、业主批准。保存好有关的会议纪要、传真、电话记录、函件、电子邮件。做好文件收发记录。
6.结语：
由于基坑的开挖不可避免地对周边环境包括已经建成的地铁隧道产生一定的影响。这种影响虽然在一定程度上可以根据已有的工程经验与计算予以估算，但由于岩土工程技术复杂，受影响的因素又随着时间与工程的推进发生不断变化，所以，工程实施过程中必须对可能受到影响的地铁隧道进行变形监测。对地铁结构进行监测，了解变形情况，分析变形原因并采取有效措施，对于预防工程事故、保证地铁的正常运营是非常重要的。通过监测可动态收集地铁结构变形信息，掌握结构变形情况，保障运营安全确保工程的可靠度。
参考文献：
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