摘要：本文主要介绍了地铁线路结构变形监测实施的一套成熟、完善的技术方案，明确了地铁线路结构变形监测的评定标准，可作为今后地铁线路结构变形监测的重要借鉴。
关键词：变形监测；基准点；实施方案；评定标准
1、概述
地铁线路结构变形监测是为了掌握运营后车辆荷载、运行和地铁沿线因物业开发或其它工程施工对车站和区间隧道结构及轨道线路的影响，确保地铁结构安全和正常运营，建立全线的变形监测体系，为后续地铁设计、施工提供资料。广东省重工建筑设计院有限公司承担了长沙地铁2号线变形监测工程，对长沙地铁2号线危害性变形及时提出了预报，达到了监测的目的；并且分别建立了全线的变形监测体系，为下阶段的监测工作提供了依据；为地铁轨道检修及维护使用、保证地铁的正常运行和设施安全提供安全信息。
2、变形监测实施技术方案
2.1 变形监测基准点的选择
基准点是变形监测的基础，因此基准点选择原则应遵循：基准点位于变形区域外，地质情况良好，不易发生变形的地段。长沙地铁2号线变形监测在铺轨控制基标的基础上测设，隧道及车站内的铺轨控制基标是在一级导线的基础上测设的，而平面变形监测的导线精度要求为三等导线，后者作业精度要求远高于前者，这就造成低精度的基础导线点作为高精度测量的平差依据。虽然位移沉降监测重在于对两次测量成果进行比较，在保证作业路线、作业仪器、作业人员乃至作业精度不变的情况下，对导线两端控制点的精度依赖不大，但两次测量的闭合差及其在误差分配方面的不一致，在一定程度上损害了三等变形监测成果的精度；而且，因变形监测的基准点为车站内的控制基标，个别车站的控制基标点数满足不了监测方案的要求，而在靠近车站的区间内选择了控制基标作为基准点，这些基准点本身是否受到变形区的影响而变形的情况，若存在变形也将影响监测的精度。实践表明：选择铺轨控制基标作为变形监测的基准点不可取。
综合总结上述情况，经综合比较分析，长沙地铁2号线变形监测选择将基准点布设在车站内。即在车站左右线各选择一条边长大于120m的平面监测基准边，为满足竖向监测基准点的要求，平面监测基准边中再选择一个竖向监测点，左右线基准点边尽量成交叉通视。
2.2 监测实施
建成后的地铁渐趋稳定，一年后基本稳定投入试运营，则地铁变形监测次数为4次，其间隔周期一般为3个月，第二年为半年1次。如发现危害性变形，则变形地段应进行跟踪加密监测，直至危害或隐患消除。
（1）水平位移监测
为了尽可能的减少设站及棱镜摆设时人为所造成的对中误差，我单位实施时采用自主设计的强制对中装置，大大减小了测量误差。
平面位移监测外业施测遵循“以基准点为基础，先控制，后加密”的原则。以相邻两个车站和它们之间的一个隧道作为一个监测单元。即从一车站的控制点出发，采用自由设站边角交会法进行坐标传递，以此类推，直到测量至第二车站的平面控制点。测设成附合导线：基准边～水平位移监测点～基准边。此方法不存在误差积累的问题和基准点起算坐标的问题，且内业工作量小等优点。
外业观测方法：采用高铁CPⅢ测量方法，使用带目标自动搜索功能的全站仪，使用全站仪自由设站和自由设站边角交会法观测。仪器强制对中及固定仪器高装置、棱镜强制对中装置及CPⅢ测量方法简单示意图如下：
（2）竖向位移监测
高程监测以每个区间为一测段，同样遵循“先控制，后加密”的原则。监测前先对基准点间的高差进行检测。监测时按附合水准进行往返测，由一个车站基准点附合到下一车站基准点，其限差满足二等水准要求，取两次观测高差中数进行平差。各站观测的测站观测顺序：
往测奇数站：后、前、前、后
往测偶数站：前、后、后、前
返测时，奇、偶测站观测顺序分别与往测的偶、奇测站相同。第一次监测时，已在侧墙或道床中央用红油漆做好水平仪置镜标记，为后续观测提供方便。
竖向沉降监测按二等水准测量要求进行作业。依据地铁结构对竖向位移的敏感性，2mm的竖向沉降不会危及地铁结构的安全，而二等水准测量，每公里高差中数的偶然中误差为M△=±1mm，能以足够测量精度测出地铁发生的大于2mm的变形；且建成后的地铁隧道发生的或允许发生的竖向位移目前尚无标准可循，难以确定竖向位移的测量精度，故竖向位移监测的评定标准为：±2mm，二等水准测量每公里高差中数偶然中误差为：±1mm，全中误差为：±2mm。
综上所述，地铁变形的评定标准可归结为：
（1）面位移监测的评定标准：角度按5″计，距离按4.0mm计；
（2）竖向位移监测的评定标准为：±2mm。
这样，平面按三等导线、高程按二等水准的要求来作业，既能经济的实施操作，又能准确反映地铁的变形是否能对地铁结构产生危害，切实达到了监测的目的，保证了地铁的运营安全及结构安全。
4、推广应用
（1）将车站内埋设的监测点作为整个监测网的基准点，以每一区间为一测段，形成附合路线，用来控制整个监测网是可行的，为今后的地铁位移沉降监测积累了经验；
（2）提出的地铁变形监测的实施方案，这一成果在今后进一步验证后，可作为成熟技术推广应用，并作为今后地铁变形监测的借鉴；
（3）提出的地铁变形监测的技术要求：位移监测按三等导线、沉降监测按Ⅱ等水准来进行地铁变形监测的作业程序和施测方法，经验证实是切实可行的，这一成果在今后进一步验证后可以推广应用。
5、结语
通过监测实践工程，建议变形监测与地铁结构监护以及运营安全结合起来，并定时向监护、运营部门报告变形等有关情况，且在监测期间让运营公司逐步融入，为日后的长期监测作好准备。
论文作者:首正勇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/16
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