北京帝测科技股份有限公司100012
摘要：城市轨道按载客量的不同分为轻轨和地铁，由于地铁它具有载客多、时速快、营运时间准、污染较少和安全舒适等特点，很多城市选择建设地铁的方法来缓解地面交通压力。地铁建于复杂的城市环境条件，在地下开展工程建设破坏了原有稳定的地下结构会引起地铁地表发生变形。那么形变量达到什么程度会使周围建筑物受到较大的影响甚至倒塌，这就需要在地铁施工期间进行监测以便可以及时发现和预报险情的发生并且了解险情的发展程度，为及时采取安全补救措施提供参考。
关键词：地铁工程；变形监测；技术应用
随着城市生活的不断变迁，现代交通方式呈现多样化发展趋势。在环保理念的驱动下，公共轨道交通得到了更多城市居民的认可，其中地铁以其载客多、营运时间准时、不堵塞、安全舒适以及舒适性的优点，不仅有效的缓解了城市急剧膨胀的地面交通压力，同时还起到了节约能源，降低环境污染的作用，成为了现代化城市的公众出行的主要交通方式。现阶段，我国大多数经济发展良好的城市都选择修建地铁来缓解城市交通压力，但由于地铁修建一般在地下空间，其修建过程中必然会对地下原有空间结构产生破坏和影响，以至于地标发生一定程度的变形。在地铁施工中，必须合理有效的控制这种形变量，以确保施工安全以及地铁运营的安全。
1工程概况
某市轨道交通5号线06标段位于郑东新区心怡路，南至商都路，北到金水大道。明挖段包括郑汴站，康宁站，中兴站，康宁路～郑汴路区间；盾构区间包括郑州东站站～康宁路站区间，金水东路站～郑州东站区间。郑汴路站为5号线第15座车站，为轨道交通5、3号线换乘站，标准段为地下两层岛式车站，换乘段为地下三层岛式车站。车站设置在福禄街与商都路之间，沿心怡路南北向布置。车站主体围护结构除换乘节点处采用1000mm厚地下连续墙+内支撑外，其它范围采用Φ1000@1400mm钻孔灌注桩+内支撑方案。
2变形监测方法
2.1原则
系统性原则：地铁施工说一个整体系统对工程，在对其施工过程变形情况对监测也必须是系统对，必须实现对施工过程对连续监测，保证监测数据对准确、及时、连续，确保数据对有效性。可靠性原则：必须保证监测技术成熟，监测仪器精确无故障，计量标准符合实时技术规定。优先原则：地铁施工过程中对围护体中相当敏感的区域加密测点数和项目，进行重点监测。经济性原则：在确保数据准确对前提下，尽量简化监测方式，选择直观有效对方法，合理设置监测点，减少工作量，降低成本，保证经济性。
2.2技术
1）大地测量法
大地测量法是地铁变形监测中较为传统的测量方法，它主要是以测边角和水准网的方式来对地铁的变形量进行分析，该测量方法已在地铁变形监测中应用多年，技术比较成熟，测量精度高，且成本较低。但是由于受天气影响较大，需要人为操作，劳动强度大，难以实现监测的自动化，因此该监测方法已逐渐被新型监测技术所取代。
2）摄影测量法
摄影测量主要是基于地面摄影的方法，它比较适用于对距离近、范围小、高度低的范围进行监测，对于大型地铁来说摄影测量的分辨率较低，其监测范围具有局限性。近年来随着科技的发展和革新，摄影测量又增加了数字摄影、实时摄影技术，其应用前景十分乐观。
3）GPS变形监测法
GPS变形监测法是近年来新兴的地铁监测技术，通过平面控制网布设、基准站布设、GPS监测站布设等步骤，能够为大型地铁提供动态和静态的连续观察，不仅降低了人为因素在地铁监测中的影响，也相应的减轻了工作量。其精准的三维立体定位功能无论是在准确度上还是监测效率上都具有其他监测方法不可比拟的优势，目前已广泛被大中城市地铁监测所应用。
3变形检测技术的应用
3.1变形监测基点网的设计
变形观测中的测量点通常分为：基准点、工作点和观测点。基准点通常位于变形影响区域外、而且其点位稳定不易发生变形，作为建筑物是否发生变形的参照基准点，作为量取数据分析的依据。为保证观测基准点稳定，要求远设或者深埋，但一般难以实现，即使实现了，也有较大的观测误差，因此需要设置便于监测的工作基点。基准点网由基准点和工作基点构成，把所有的工作基点和工作点都纳入同一个控制网形之内，布设成一个独立的控制网(如交会网、导线网、基准线网等)，以便于观测和数据计算。基准点的稳定性分析可采用组合后验方差检验法，该方法理论严密，且简便易行，使用率高，可以较容易判断显著变动的基准点。
3.2观测周期的选择
变形观测需要周期性重复观测，在制定监测方案时要确定观测周期或者观测频率，即每两次测量的时间间隔观测。对于变形观测的频率应根据变形观测的目的、形变量大小和变形速度和变形体具体性质来确定，变形速度越快，观测间隔要求越短，对于同一地铁工程，在不同施工阶段，观测周期也有不同，在观测初期，由于对变形规律不了解，通过频率较密集的观测来了解变形规律，要求观测周期较短；而后期对变形规律有了一个的了解之后，选择满足该地铁变形规律的周期即可，地铁施工过程本身要求精度很高，而且随着地铁施工的进行变形特点也会随之发生变化，所以不同施工阶段要选择合适的变形监测周期。
3.3监测点的埋设
在围护结构顶部的冠梁顶部布设监测点。监测点也采用埋设观测墩的形式，监测点观测墩的布设按如下要求进行，首先在冠梁上钻孔，孔深100mm，在孔内埋设φ25钢筋，并浇筑混凝土观测墩，墩尺寸：长×宽×高=150×150×300mm，墩顶部埋设强制对中螺栓和棱镜整平钢板，螺栓尺寸根据仪器基座丝口尺寸决定，同时将强制对中螺栓顶部加工成半球形，并在螺栓顶部刻十字丝，在墩的中间增加加强钢筋，每个墩都加工一个钢盖板，不使用点时将盖板扣上，以保护测点不受破坏。在围护结构冠顶梁上埋设工作基点和监测点时，首先布设工作基点墩，在建立好工作基点墩后，将仪器架设在工作基点墩上，沿车站基坑边布设监测点观测墩，监测点必须选择在通视处，要避开车站基坑边的安全栏杆，一般情况下，离车站基坑边300mm比较合适，既可避开安全栏杆，又不会影响施工，同时便于保护。
3.4观测数据记录及处理
外业观测数据记录在水平位移变形专用记录表格内，记录员在记录过程中必须随时对观测数据进行检查，发现数据超限要及时重测。内业将外业观测数据用专用计算程序算出各监测点的本次水平位移量及累积水平位移量，并用表格形式打印出来。记录员需记录观测时段的天气情况，车站基坑施工工况，周围堆载等情况。每次观测应根据水平位移监测基准点检查工作基点的稳定情况。
3.5信息化监测技术
实现监测过程的信息化，建立顺畅、快捷的信息反馈渠道，及时、准确地测定各监测项目的变化量及变化速率，及时反馈获取的与施工过程有关的监测信息，供设计、施工及有关工程技术人员决策使用，才能最终实现信息化施工。对于现场采集到的各项监测数据，采用科学、合理的数据处理方法对监测成果进行整理分析，并综合现场巡查情况，编写监测报告。
综上所述，地铁施工是一项精密工程，及时精确的掌握施工中的变形数据，对于地铁施工的安全性具有重大意义。在科学合理的制定变形监测方案后，严格按照方案进行监测，保证在地铁施工过程中，及时掌握施工变形数据，对地铁施工进行反馈，保证地铁施工的平稳和安全。
参考文献：
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