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摘要：城市轨道交通在缓解城市交通拥挤、优化城市空间布局、提高城市土地集约利用等方面发挥着重要作用。与城市地下轨道交通相比，城市高架轨道交通具有建设周期短、投资少的优点，是未来城市轨道交通建设多元化发展的重要方向。城市高架轨道交通具有规模大、跨越城市的特点，它将在城市中产生大量的下层空间。合理整合利用下部空间是提高城市高架轨道交通建设水平、适应城市高架轨道交通未来发展的重要方向。本文简述了轨道交通运营中结构变形监测的必要性，总结了轨道交通运营期结构变形监测的要点，旨在为城市轨道交通运营期结构变形监测提供必要的理论指导，激发轨道交通运营管理单位对轨道交通运营期结构变形监测的重视。
关键词：城市轨道交通；运营期；结构变形监测
1 引言
随着我国现代工业的快速发展和城市规模的不断扩大，城镇人口急剧增加，大中城市的交通问题日益严重。轨道交通工程属于城市快速轨道交通系统，它具有安全、环保、快捷、不受气候条件影响的特点，已成为城市公共客运网络的骨干。目前，我国正处于城市轨道交通建设的高潮，已成为世界上最大的城市轨道交通建设市场。随着轨道交通的发展，国家颁布了相应的轨道交通运营管理标准，要求对轨道交通主体结构的变形进行监测，及时发现轨道交通主体结构的沉降、收敛和水平位移，并采取补救措施，确保轨道交通运营安全。
2 城市轨道交通运营期主体结构变形监测的必要性
2.1 地质条件会影响轨道交通结构稳定性
受城市规划和建设的影响，城市轨道交通通常建立在城市地下环境中。因此，地质环境的变化极大地影响着主体结构的变化。例如，贵阳位于云贵高原，属于岩溶地貌，地下水系统丰富，岩溶发育，地质条件复杂。贵阳轨道交通1号线位于高西北低东南地区，主要分布在岩溶丘陵、洼地和沟谷地带。明挖和暗挖是轨道交通建设的主要施工方法。施工过程中地层压力分布会发生变化。此外，地下水位的变化也会影响工程主体结构的稳定性。此外，施工期地质结构和地下水位的变化也会引起结构变形，严重时甚至威胁施工安全。因此，为了有效地防止安全事故的发生，做好结构变形监测工作就显得尤为重要。
2.2 不同结构类型之间存在不均匀沉降
结构类型不同，主要表现在以下几个方面：（1）轨道交通工程结构主要包括隧道、高架桥、路基、涵洞和建筑物；（2）隧道分为马蹄形和矩形框架形隧道；（3）桥梁有连续梁桥、连续钢结构桥；（4）路基有填筑路基和开挖路基。不同施工技术和不同结构型式的不均匀变形往往导致相对位移。因此，监测不同类型结构之间的连接可以掌握相对变形数据，及时采取措施，防止数据异常变化时因相对位移过大而引起结构病害。
2.3 新建工程与既有线路存在差异
在城市轨道交通项目的规划建设中，应考虑网络规划，以便分批、分阶段地进行建设，形成不同线路的交叉换乘，达到网络的运输效率。在长期运营和使用现有轨道交通结构后，各种结构之间以及结构与地层之间的相对变形趋于稳定，相对位移较小。经过一段时间的运行，新建轨道交通工程结构差异明显，沉降不均匀，地层结构不稳定，结构变化较大，与既有线存在差异。
2.4 运营本身或周边环境变化造成主体结构变形
在轨道交通运营过程中，车体与轨道之间的振动或离心力可能导致轨道交通结构的变形或土体松动，给运营带来潜在的安全隐患。另外，轨道交通建设水平离地表很近，与地表密切相关。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地面环境的变化也可能导致轨道交通主体结构的变形。例如，在地面高层建筑施工中，对现有工程的影响可以忽略不计。非法施工会破坏地表及周围土壤的稳定性，进而引起地下交通干线的变形。一些城市管道建设可能跨越现有的轨道交通线路，管道施工直接影响轨道交通的结构。在制定施工方案时，必须考虑轨道交通结构的安全性，编制轨道交通结构变形的专用监测方案，掌握施工过程中的结构变形实时数据，确保结构安全。因此，有必要对城市轨道交通运营期的主体结构进行监测。
3 变形监测工作重点
3.1 监测分级
在整个城市轨道交通网络中，有的区域地质条件好，地形条件简单，地面建筑物少，有的区域地质条件差，地形复杂，地面建筑物多，高层建筑少。另外，轨道交通结构的不同部位的重要性也不同。因此，在监测点布局、监测频率、监测标准等方面应制定不同的监测方案。
3.2 监测项目
在结构监测过程中，主要监测项目有隧道沉降、隧道收敛、道床沉降、路基沉降、桥梁沉降、桥梁水平位移、房屋建筑结构沉降、支挡结构沉降及水平位移等。
3.3 重点监测位置
在城市轨道交通主体结构中，一些部位是整个结构的薄弱点或关键处，故在监测工作中，要对以下部位进行重点监测，掌握其变形情况：（1）隧道与车站连接处；（2）不同施工工艺、结构形状连接处；（3）隧道、桥梁、路基连接处；（4）隧道区间联络通道与隧道衔接处；（5）地质不良区段，如道床上浮与隧道渗漏水地段；（6）穿越河流、高层建筑、国铁线路及其他轨道交通线路区段；（7）多线换乘车站结构衔接处；（8）受正在实施的高层建筑、市政管网施工影响的区段；（9）线路轨道道岔连锁集中区；（10）结构施工缝、沉降缝及伸缩缝衔接处；（11）高大支挡结构、路堑边坡。
3.4 监测点布置
3.4.1 基准点的建立或基准网的复测
对于既有轨道交通线路，在没有建立测量基准网的情况下，应重新建立监测基准点。对于近年来新建的轨道交通工程，在施工阶段已建立完备的测量基准网，并应继续利用现有的基准网进行变形，在运行期间进行监测。数据网络的稳定性是整个监测工作的基础，数据网络的重复性以及后期数据点的保护是保证数据网络稳定的前提。
3.4.2 监测点布置
隧道收敛监测点，主要是在隧道拱顶、仰拱道床及两侧边墙设置监测点。隧道沉降、道床沉降可采用道床上设置的点进行监测。路基沉降监测点应埋入路基原状土层中。桥墩沉降、水平位移监测点应布设在桥墩顶部。对于单墩结构，线路左右侧各布设1个监测点，对于双墩结构，每个墩身两侧各布设1个监测点。监测点间距按规范在重点地段适当加密布设。
4 变形监测方法
4.1 自动化监测
近年来，随着新技术的应用发展，一些新的自动化监测技术陆续在城市轨道交通结构变形监测中推广应用，如光纤光栅传感技术、三维激光扫描仪法等。城市轨道交通常用的自动化监测方法主要基于测量机器人的自动化监测系统，系统由数据采集、数据传输、数据分析处理、供电及防雷等子系统组成，通过全站仪扫描设置在监测点上的棱镜采集数据，经传输系统传回计算机处理系统进行数据分析处理，从而得出监测结果。
4.2 人工监测
人工监测主要是使用全站仪等测量设备按规定周期采用人工方式对布设在结构上的监测点进行测量，采集数据，然后进行数据分析，得出监测成果。
5 结语
在轨道交通运营过程中，必须避免轨道交通主体结构的沉降、水平位移和收敛等对运营安全的影响。对主要结构进行综合监测，特别是重点病害区域的实时监测，及时发现结构病害，并采取早期补救措施，确保轨道交通运营安全。
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论文作者:苏宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/6
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