监控量测技术在城市地铁隧道施工中的实施方法浅谈

发表时间:2016/6/13   来源:《工程建设标准化》2016年3月总第208期   作者:李青宇
[导读] 为防止地铁施工过程对周围环境造成破坏,需对施工进行合理的监控量测。

李青宇
  (中国建筑五局隧道公司)
  【摘  要】为防止地铁施工过程对周围环境造成破坏,需对施工进行合理的监控量测。以某地铁工程为背景,对监控量测技术在地铁隧道施工中的实施方法进行了介绍。
  【关键词】城市地铁;施工安全;监控量测;实施方法
  1.进行监控量测的目的
  在城市地铁隧道监控量测的主要意义有:
  (1)量测结果可以反映隧道的受力和变形情况,有助于评价工程的安全性。
  (2)量测结果能够反映出地铁施工对周边环境的影响程度,保障其安全性。
  (3)通过对数据进行分析,可以为类似工程提供参考。
  2.监控量测项目
  监控量测项目根据量测目的进行设置,主要监测项目包括:
  (1)地表、道路、周边建筑物、地下管线、支护结构的水平位移、沉降以及倾斜;
  (2)地下水的变化情况;
  (3)周边土体的沉降及倾斜;
  (4)基坑基底的回弹情况;
  (5)隧道洞口拱顶的下沉情况及水平收敛位移;
  3.监控量测计划
  为保障监控量测及时、顺利的展开,需要根据施工工序及施工部位的不同提前制定详细的监测计划,从而为施工决策提供参考。制定量测计划时应参考工程所在地的水文地质情况、结构相关参数、施工工艺等信息。主要包括以下内容:
  (1)全面收集相关工程资料。主要包括建设方及设计方提供的合同、管理办法、设计文件、图纸等以及道路构成、管线布置、周边建筑物情况等第三方资料。在详细了解相关资料的基础上,要及时与相关部门进行沟通。
  (2)选择量测基准点,测定基准值并绘制出监测示意图。各测点初始值要在地铁施工开始前测出。
  (3)提前编制量测数据表格,选择合适的数据处理方法,确定各项数据的安全警戒值。
  (4)确定传感器的埋设方法和步骤,选择合适尺寸的传感器、施工工艺,保证各个施工工序衔接顺利。
  (5)设计测试元件及其附件,严格控制测点位置,保证测试结果的准确性。设计合理的布线方式,保证周边环境符合测试元件要求。
  (6)制定周密的处置异常情况的对策。
  (7)绘制量测断面布置图,并备注必要的文字说明
  (8)编制监控量测计划说明书。
  4.测点的布置与埋设
  4.1 基准点及测点
  基准点及测点除需满足坚固、不易被破坏的要求外,同时需要满足以下要求:
  (1)对沉降及位移进行量测的基准点不能设置在施工变形区,其埋设方法需要遵守相关规范要求。
  (2)不能在建筑物的主体承重结构及拐角埋设测点,测点要与建筑物连接牢固,且不能影响建筑物的美观。
  (3)埋设管线时应根据实际情况进行调整,对于燃气管道、严重锈蚀的管道等不易直接布置测点的额管线,可将测点布置在管线露头处,或者通过周边土体变形来推断管线变形情况。
  (4)在地铁线路中心线及与之垂直的断面布设地表测点。为防止该测点因处于壳体上而造成数据信息质量较差,该测点应穿透路面层,从而保证足够的埋设深度。
  4.2 钻孔埋管及预埋管测点
  (1)测斜管
  围护结构通常会用到测斜管,测斜管通常被绑扎到钢筋笼上。要保证封口开启方便。



  采用钻孔埋设方法时,钻孔深度不能小于设计深度,孔径比测斜管径增加3~5cm。钻孔完成后需要立即将测斜管沉入孔中。管口通常比地面高20cm,应注意防护。
  (2)水位管
  水位管的管径通常为5cm,钻孔直径10cm。钻孔孔壁与水位管壁之间的空隙用细砂回填,地表以下0.5m处改为用粘土封闭,管口通常比地面高20cm,应注意防护。
  (3)土体分层沉降
  每隔0.5~1.0m将一个磁环式分层标埋入土体中,或按地层分布情况布置, 可对土体分层沉降情况进行监控。
  预先测定孔位,根据沉降管的长度确定孔洞深度。孔径应能保证磁环能够恰好放入。把磁环套在导管上,调整为设计距离,沉降管接头可对磁环进行隔离。设置完成后,将沉降管和磁环一起提高1m,从而保证磁环可以在1m的空间中任意活动。之后将空隙用细砂填实。高出地面的导管管口要做好密封,并进行保护。
  (4)基坑回弹测点
  该测试方法与图里分层沉降测量相同,区别在于磁环间距有变化,要按设计要求进行调整。
  4.3 隧道洞口拱顶下沉及水平收敛位移
  拱顶下沉测点:用φ22的钢筋制成预埋件,与格栅钢架拱顶焊接连接。喷射混凝土时保证预埋件的三角头留在外部。
  收敛位移测定:用相同直径的钢筋制成预埋件,连接在钢架脚部。喷射混凝土时保证预埋件的三角头留在外部。
  以上两类测点通常在同一断面设置,应做好保护工作。
  4.4 支护结构受力
  支护结构监控要注意以下两点:
  (1)尽量保证钢筋计安装时不受力,特别是不能受弯矩作用。应立即导线应沿钢筋顺扎,并延伸至测试匣中。
  (2)浇筑混凝土后,应对测试匣和引线进行保护工作,并检查线路的绝缘情况。
  5.量测方法
  5.1 沉降、水平位移、倾斜量测
  此三类测点的选取要求应严格按照规范确定。量测项目的频率应根据工程实际情况进行调整。
  沉降监测的高程系统与施工所选用的相同。其测量工具选择、操作方式、数据记录方式应遵循耳机水准测量要求。
  水平位移监测应单独指定坐标,仪器精度、外业作业、数据记录应符合三等三角测量的要求。
  倾斜量测可采用激光铅直仪,该方法可大幅减小外业作业工作量,同时摆脱了场地的限值。该作业通常在夜间进行。操作应严格按照说明要求进行。
  5.2 拱顶下沉、水平收敛位移
  拱顶下沉量测要求基本与沉降监测类似,可参照该要求进行。
  水平收敛量测时,将收敛计与测点相连接,通过标尺拉力可计算出收敛值。
  5.3 支护结构量测
  读取各传感器的频率,根据标定表计算结构测点处的应力应变,进而推断出其整体受力状态。
  6.量测数据处理
  将测得的原始数据进行分类,筛选出工程量测范围内的数据,进行平差处理。剩下的数据分布情况通过频率分布图来显示。之后计算数据的特征值,删除偏差过大的离群数据,从而得到量测需要的最终值。
  得到最终数据后,需要将数据拟合为能反应数据变化情况及发展趋势的函数曲线,进而按照拟合曲线对测点数据未来变化情况进行预测。
  数据处理工作需要制定合理的计划,应用专业软件进行,并按照每日、每周、每月等特定规律向设计、施工等各方进行通报。
  7.结论
  地铁工程对推动城市发展贡献巨大。监控量测的地位与勘察、设计、施工等传统行业日渐接近。工程量测的手段逐渐增多,对从业者的要求也不断提高,需要量测人员在掌握专业知识的同时,还要掌握必备的建筑结构知识。监控量测技术在城市地铁隧道施工中将发挥更为重要的作用。
  参考文献:
  [1]孙钧,王东栋.地铁施工变形预测与控制的计算机技术管理[J].施工技术,2009(1): 10-13.
  [2]李永宽,崔江余,李永平.北京地铁光华路站风道暗挖工程监控量测技术[J].探矿工程:岩土钻掘工程,2005,32(9):59-61.
  [3]张水华.地铁隧道施工变形监测技术及数据处理分析研究[J].科技资讯,2010(3): 50-50.

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