摘要：经济的发展，社会的脚步，离不开交通运输行业的支持，同时对交通运输行业的要求越来越高，而在人均占面积不断缩小的情况下，智能依靠地下隧道交通运输发展，地铁隧道工程在施工建设中和施工建设后，可能会由于自身的结构、地质、水体、临近地区施工等原因影响，发生隧道裂缝变形，这种情况会危及隧道安全的病害，保障隧道运营的安全性十分重要。本文结合笔者自身经验对地铁隧道施工建设期间变形监测技术进行探讨。
关键词：地铁隧道；变形，监测；技术；施工
前言： 随着经济的发展,越来越多的人涌入了城市,随之而来的是城市人口密度过大,而地面交通承受能力有限,因此为了减轻地面交通压力,许多大城市中已经计划或在建地铁。作为一种现代化交通工具,地铁展现了其安全性,高速度,低能耗,低污染等优势,成为了拥有高容纳能力的公共交通系统的主要组成部分。随着城市的发展,地铁隧道附近越来越多的建筑物导致了地铁隧道的变形,可能对隧道的安全性和稳定性引起严重的影响,从而危及整个城市的交通系统。不仅如此,在地铁隧道变形的同时,地铁附近的建筑物也受其影响产生变形,很多建筑物甚至产生大范围的沉降、坍塌,这就形成了一种恶性循环,严重危及了地铁及周边建筑物的安全性。因此在隧道工程与外围基础工程之间如何保证地铁隧道的安全性是目前需要解决的难题。
2隧道施工期变形监测的精度、观测仪器和观测周期
2.1变形监测的精度
测量等级及精度取决于变形观测目的、变形观测体的级别以及预计变形量的“必要精度”。隧道施工期要求拱顶下沉的监测精度为1mm(相对于水准工作基点)收敛测监精度为Zlnrn(一对监测点的相对精度)。为了保证监测精度作业组人员组成应精干合理,整个变形观测期间应以不更换观测员和主要观测仪器为佳,每次观测次序和行进路线也应尽量相同。
2.2测量仪器设备
测量仪器设备的选择要在满足精度要求的前提下,力求先进和经济实用,要尽可能的应用快速高效的作业方法。结合本工程的具体情况,拱顶下沉监测用NZA型精密水准仪进行水准观测和用cTZooZ全站仪进行测距三角高程观测相结合;隧道收敛监测用收敛量测仪量测和三维位移观测相结合。三维位移观测法又可分为绝对坐标观测法和相对位移观测法。
2.3变形观测周期
变形观测周期应以能系统反应观测变形体的变形过程且又不遗漏其变化时刻为原则,应根据单位时间内变形量的大小及外界因素的影响程度来确定。当发现变形异常时,应及时增加观测次数。依据有关规范、设计及招标文件要求,结合工地情况,按照业主、监理及施工单位的意见,在稳定地区,首次观测在每次放炮后离掌子面25m处设点观测;获得基础数据后25一50m处隔天监测一次,距掌子面SOm后的点每周监测一次,连续四周,然后改为每月一次。明挖地区第一周3次,然后每周一次,连续4周,然后每月一次。当位移量较小、变形趋于稳定时,观测间隔可适当放宽,当变形值较大或出现异常数据时,应加大观测频率,并及时向业主和监理工程师报告。实际执行过程中许多监测点都是每周监测一次。监测资料首先应尽快给予洞挖部门和地质部,洞挖部门应及时按合同报送监理工程师。
3对隧道施工期间进行变形监测的技术方法
变形监测作为一种新型的高科技技术，有着不同的测量方法。本文根据隧道在山体内部施工的特征，归纳总结了几种适用于监测隧道施工时的方法。
3．1摄影测量技术
摄影测量技术主要针对大面积的变形监测，例如隧道施工平面的大型特殊测量。利用数字近景摄影测量技术与激光扫描的形态对隧道地面进行精准的剖析测量与智能技术化分析，综合地统计隧道施工期间地面的变形情况。
3．2隧道收敛监测法
此方法适用于大断面的隧道的监控测量，但由于需要的设备过大，例如平台车等，使得技术复杂，操作不方便。
3.2.1相对位移观察监测法
在监控测量的横断面上设置端部是平面且有反光片的监测锚杆;在距离此监控测量基点的30m以外的安全地段设置全站仪;然后通过坐标测量法，测量出监控测量基点的三维坐标，再结合全站仪内存的定义任意坐标系，计算出相对的距离值，此方法可以降低监测误差。
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3.2.2三维位移观察监测法
将设备仪器架设到已知监测点位或者将设备通过之前埋设的点位，联合基准点一起进行测
量;这样可以全面且客观地展现出监控测量基点的变形状态，反映变形情况，由于此方法只需一套设备仪器就可以完成，所以十分节省资源，降低监测成本。
3．3拱顶下沉监控测量方法
3.3.1三角高程测量
此方法通过在监控测量隧道段的纵断面上设置锚杆，其原理与相对位移观察监测法一样，只是操作方法较为复杂，通过锚杆端部的反射片，分别利用反光片和水准尺、棱镜的反射进行距离与轴心的监测。
3.3.2水准精密度测量
隧道施工时，隧道内的拱顶对水准作业带来了极大的限制;在采用此方法进行监测时，将此方法下的所有监测基准点全部埋设到基岩上去，拱顶也安置监控测量点位，将读数的钢尺倒挂于点位;在监测时，利用水准仪对钢尺和基准点进行数据的读取，结合变形监测技术中的水准监测原理，可以得到监控测量基准点与点位的相对、绝对高程。
3．4隧道位移的变形监测
在施工过程中，如果隧道发生位移，分为“地表下沉位移”与“隧道周边位移”两种情况。
一是地表下沉位移监测。在隧道的洞口地段埋设监控测量点位，用于观察施工期间地表发生下陷的变形情况，一般设置三个左右的水准基点，综合几个点位的监测数据进行分析，计算出地表的下陷量。二是隧道周边位移。一般将监控测量点位与水准基点设置于隧道的两侧壁上，监测整个隧道周边的坑道断面的收敛情况。
3．5对隧道施工期间的震动爆破情况监测
在隧道进行施工时，开发新的挖掘面必然要利用爆破的形式对洞内壁体的岩层产生一定的破坏与影响;为了避免隧道出现坍塌等事故，要对隧道进行支护架设;监测点可水平设置在支护周围，监测爆破情况对岩体变形产生的影响，及时根据岩体变化调整支护情况，维护支护的稳定性。根据隧道爆破施工时测量的振动速度，进行分析与计算。根据分析数据预测爆破对此工作面产生变形的影响以及日后的变形情况，架设支护。还可根据监测数据，优化设计爆破方案，将产生的变形影响降到最低。
4对隧道施工期间变形监测的数据处理
4.1对监测得到的数据进行回归分析
变形监测技术的理论指导为基础，处理与计算多个监测点反馈的数据的变量值，推算监测点的最终位移距离，了解变形规律并掌握变化情况。
4.2绘制基准点监测统计表
将各个基准点测量的数据统一绘制成表格的形式，定期对表格的数据进行归纳总结，便于分析参考。
4.3隧道各处变形的具体说明
根据各监测点反馈的变形数据信息，统计隧道哪些地方发生了变形以及变形的数据与情况。
4.4根据变形监测的成果进行分析
结合所有监测数据统计出变形监测的成果，对此成果进行分析，给出对本次隧道施工期间变形监测技术的意见，完善监测技术的不足。
结束语：正确有效地采用变形监测技术对隧道施工进行监控测量，不但保障了施工的安全，而且大大提升了施工的质量，变形监测技术的成果数据还能反馈施工技术的不足与缺陷，使技术人员综合数据，完善优化施工方案，加快施工进度，避免很多安全问题的出现。
参考文献
1.李刚．变形监测技术的发展与进步［J］．城市建设理论研究(电子版)，2016(19):3-5．
2.刘娟丽，邓军，变形监测技术研究进展综述．山西建筑，2015，37(23):205-206．
3.曹庆磊．智能全站仪的自动变形监测系统开发及其在隧道监测中．山东科技大学，2015．
论文作者:黄展豪
论文发表刊物:《基层建设》2016年36期
论文发表时间:2017/3/28
标签：隧道论文; 测量论文; 位移论文; 技术论文; 基准点论文; 数据论文; 地铁论文; 《基层建设》2016年36期论文;