章勤
杭州市勘测设计研究院有限公司 浙江 杭州 310000
摘要：在科技逐步发展的进程当中，对于城市地铁的建设并不陌生，在既有地铁保护区范围内，开展的施工作业也在逐步增多。所以在地铁保护区范围内，针对施工作业的开展，对地铁隧道结构的变形监测，已经成为确保地铁安全运行的关键性因素。
关键词：基坑施工；既有地铁隧道；自动化监测
基坑施工过程中，利用自动化监测技术，可以有效监测地铁隧道结构的变形情况，进而实现全天候实时监测地铁隧道的目标。之后通过对监测数据的远程分析，便可以明确地铁的安全运行性。因此，本文针对基坑施工过程中，对既有地铁隧道的自动化监测进行了如下分析。
1、自动化监测的意义以及目的
地铁隧道结构自身会因为地基本身的变形、内部应力变化、外部荷载变化等情况，发生变形和沉降。在地铁四周开展施工作业时，会导致外部荷载产生变化，从而导致地铁结构变形和沉降，如果变形量超出允许数值，严重时会影响地铁的正常运行。例如：目前针对地铁结构开启的智能化监控，可以实时监测地铁的结构情况，实时获取地铁的沉降、变形等数据。根据监测数据，结合排水箱涵工程基坑施工工况，分析施工对地铁结构稳定性的各项影响，可以对排水箱涵工程施工进行指导[1]。如有必要，还需要采取相应的应急措施，以保障既有地铁隧道结构的安全。自动化监测的关键性目的包括：
1）通过详细分析测量数据，能够对隧道和围岩稳定性的变化规律精准掌握，进而对影响隧道以及围岩稳定性的各项因素进行分析，可对基坑设计和相应的施工参数给予确认和修改。
2）通过数据监控，可以了解当前施工方法及施工手段对变形的影响，进而对施工方法及时调整，保障施工安全和隧道安全。
3）第一时间掌握基坑施工的整个过程，并了解地铁结构各位置的垂直变位以及水平变位。
4）对地铁隧道结构的具体变形情况，可精准了解，开启信息化施工，将监测的数据结果向设计反馈，可以对设计工作的改进提供相应的数据支撑，同时还能对施工经验累积，提供更加可靠的施工工艺，为之后相似的施工提供一些技术经验。
2、地铁隧道自动化监测方案的应用分析
2.1工程概况
某市区在对酒店建设时，深基坑的开挖深度为25m左右，土石方工程总量为70万m2，其中，基坑的东侧地铁2号线基坑外轮廓线与地铁隧道轴线距离大约为20m，水位埋深在0.26~9.3m的范围内，水位标高范围为2.45~3.95m，地下水的类型属于基岩裂隙水。
2.2划定工程影响范围
根据地铁公司对于基坑影响范围提出的要求，以及《城市轨道交通结构安全保护技术规范》当中提出的各项规定，在该工程项目当中，基坑影响的具体范围为地铁区间长240m。但因为该项工程有理想的地质条件，地质条件较好，所以将其定位二级影响。
2.3布置监测点以及监测内容
布置位移监测点以及监测内容。在结构底板、侧墙、拱顶位置布设测点，每断面布置4个测点，道床和轨道变形竖向位移和底板竖向位移共用一个监测点，相邻断面间距为20m。
共布设了14个断面，监测点共有55个，监测内容的设置具体有：拱顶水平位移以及竖向位移，侧墙水平以及竖向位移，底板竖向位移，道床和轨道的竖向位移。
2.4监测方案实施分析
1）位移监测采用自动化监测。位移控制点包括工作基点以及基准点。基准点通过环状在基坑爆破影响安全距离之外的隧道结构上进行布设，以便校核工作基点，每一个基点相应的基准点不能少于6个。在该工程当中，对工作基点的布设为2个，基准点为14个，采用的校验形式为后方交会法，在对变形和爆破震动产生的各项因素综合考量之后，对监测基准点铺设的位置以及基坑进行了确定，并明确最外侧监测断面的具体安全距离，要保证50m。通过两台徕卡自动化测量全站仪的应用，对工作基点的设置共有2个，在长隧道的两侧分别在50m安全距离以外，对基准点断面1组进行了设置，工作基点与基准点断面的距离具体为80m，1号工作基点和2号工作基点在隧道当中，沿着纵向对应基准点，将观察方向的具体观测范围设置为90m。
2）水平、竖向位移监测，应用徕卡自动化监测全站仪，可构成自动化监测系统。每断面对顶拱监测点、侧墙监测点、底板监测点进行布设，测点对徕卡观测专业使用的小棱镜进行使用，在隧道二衬结构当中埋设即可。自动变形监测系统共有三个重要的构成部分，其一为数据采集以及传输部分，其二为控制以及告警系统，其三为数据处理以及分析和管理。全站仪当中，棱镜自动化监测系统涵盖了测量设备、传输以及室内控制设备，将徕卡TM30全站仪以及L型迷你小棱镜当做具体的测量设备，在监测对象当中，对徕卡L型迷你小棱镜固定好之后，便可以通过全站仪对小棱镜的变化情况进行监测，传输设备应用的GPRS无线传输。室内控制借助传输设备，对工作基站全站仪进行控制，从而使徕卡小棱镜的自动测量工作完成[2]。
2.5自动数据控制中心的数据处理预警以及控制管理
1）处理和上传数据
在完成观测之后，可通过传输线将数据自动传输给数据基站，基站开启4G网络，便可以将数据向控制中心自动传送。此外，借助软件GeoMoS可以自动处理数据，并将其在网络数据平台当中上传，这样管理人员便可以借助该平台及时查询需要的数据。根据设计的条件，对监控预警值等相应的预警条件进行设置，在监控数据与预警条件相符时，自动监测控制中心便会有报警自动发出，监测控制中心还可以借助网络，将指令发送给监测仪器，这样便可以调整监测频率以及位置，结合具体的情况，对重点位置开启加密监测。
2）自动化监测人工复核
通过人工对水平位移控制导线进行复核，通过自动全站仪，监测水平位移，其精度会高于人工监测，所以复核水平位移，要针对水平位移控制点实施。人工复核道床结构底板沉降，设置的复核用基准点，在安全区以外不能低于3个。测量道床底板沉降的点要在轨道中间埋设，每5环存在1点，并且要一致于自动化监测断面。同时，利用几何水准复核道床底板沉降。
3）周期监测以及频率监测
对于周期的全面监测，简单来说便是监测基坑开挖周期，本工程共开挖251天，每天开启1次自动化位移监测，且人工复测位移的频率为每周开启1次。
3、结语
总之，本次基坑开挖的时间总共为251天，每天监测一次。其中，隧道水平位移累计变形的范围为-1.1~1.3mm，与设定报警值提出的要求完全相符。竖向位移累计变形的范围为-1.3~0.7mm，也与设计的报警值要求完全相符，在监测当中并没有报警情况出现。通过基坑控制爆破施工技术、自动化监测手段等等，能够将施工全过程的动态监测实现，进而对地铁隧道的安全性给予了更高的保障。
参考文献：
[1]鲁罕.自动化监测技术在基坑施工中对既有地铁隧道影响的应用研究[J].科技创新导报,2018,15(22):13-14.
[2]程都.基坑施工过程中对既有地铁隧道的自动化监测研究[J].现代城市轨道交通,2017(08):44-46.