基坑开挖影响下既有地铁隧道结构变形自动化监测技术

发表时间:2021/8/10   来源:《建筑科技》2021年9月上   作者:王鸿杰
[导读] 在社会经济不断发展的推动下,人们的生活水平也在不断的提升,地铁项目已经成为人们日常出行中经常使用到的一种交通工具

深圳市房屋安全和工程质量检测鉴定中心  王鸿杰   广东省深圳市  518052

摘要:在社会经济不断发展的推动下,人们的生活水平也在不断的提升,地铁项目已经成为人们日常出行中经常使用到的一种交通工具,因此,在进行地铁施工的建设的过程中,就需要对基坑开挖等问题进行重视,并且还需要对开挖过程中的既有地铁隧道结构变形自动化监测技术进行全面的运用,对周边工程的施工、地铁结构的影响进行全面的分析,提高地铁运行的安全性。
关键词:地铁;隧道;紧临;基坑开挖;监测
        引言
        在城市人口不断增加,交通拥堵问题日益严重的过程中,进行地铁项目的修建,不仅可以有效缓解城市的交通压力,同时还能够为人们的日常出行提供便利。地铁项目的建设对于周边产生的发展起到了一定的推动作用,因此,做好地铁沿线工程、安全检测工作就十分必要,也是对公共安全进行保证的重要环节。
        1自动化监测概述
        地铁隧道作为一种特殊的结构,在受到地基变形、内部应力和外部荷载的影响下,就可能出现结构的沉降或者形变。在进行地铁周边施工的过程中,经常会引起外部荷载发生变化,一旦结构的沉降和变形超过了允许范围,会直接影响到地铁项目的运营安全。在进行地铁结构自动化监测的过程中,就能够实现全天候无人的实时监测,对隧道的沉降、变形的数据进行远程获取,对于基坑施工给地铁隧道稳定性带来的影响进行实时掌控,在对监测数据进行分析的过程中,采取相关经济措施,确保能够对既有铁路隧道结构的安全性和稳定性进行保证。进行自动化监测的主要目的就是为了能够在对测量数据进行分析和处理的过程中,对隧道和围岩的稳定性变化规律进行掌握,对影响稳定性的因素进行全面分析,并对基坑设计和施工参数进行及时的修改和确认。
        2地铁隧道变形监测的现状分析
        在进行地铁隧道监测的过程中,其监测场地狭长,并且环境阴暗潮湿,存在各种带点设备,因此,在进行既有地铁隧道变形监测的过程中,如果只使用人工监测方式,不仅效率低下,同时监测时间还比较短,精度较差,观测频率也较低,不仅增加了工作的危险,还需要耗费大量的人工成本。在这一过程中,对自动化监测技术进行运用,就可以利用互联网实现对既有地铁隧道变形情况的实时监测,在解决人工监测弊端的同时,还能够对监测效率和监测精度进行全面的提升,对隧道的水平位移、垂直位移、断面变形等各方面的信息进行全面的收集。利用监测机器人,能够对隧道中的监测点进行长期、持续的监测。
        3自动化监测的具体方案
        3.1对监测位置进行明确
        首先,在对监测位置进行明确的过程中,需要做好截面的监测处理工作,也就是对隧道检测位置的正交横截面进行监测,并加大监测点的布设量,另外,还需要确保监测截面的分布均匀性。其次,需要对基准点进行明确,可以将地铁隧道和施工监测区域基准点分为四个,并且主要安置和在历程方向较小和偏离变化较小的位置上。最后,需要对全站仪的位置进行确定,与工程实际情况相结合,将YK7+205位置确定为全站仪的位置,之后在YK7+316进行后视点的科学加设。
        3.2仪器和系统的选择
        想要确保监测数据准确性的提升,在多次的讨论和实地勘探之后,有本次基坑工程周边的复杂环境所决定,整个隧道监测的监测点比较多,并且监测范围大,主要采用自动化监测技术为主。自动化监测系统为徕卡精密测量机器人TM50+GeoMoS自动监测软件平台。
        3.3 对隧道施工自动化监测模式的选择
        在进行地铁隧道项目施工监测的过程中,需要做好全站仪的安装工作,利用GPRS数据链进行计算机设备的对接,运用计算机设备对全站仪进行管理和控制。另外,以所设定的循环周期为依据,进行设定点位置的监测工作,并利用监测数据进行差异的计算。SQL数据能够进行数据的针对性存储,一旦监测数据存在不足或者是缺点问题,软件就会自动进行记录和保存,之后再进行其余监测点的监测,在完成循环监测的过程中,能够根据问题数据的位置进行反复的监测处理。监测循环开始阶段,要以实际需求为主要依据,对控制软件进行选择,测回处理相应基准点以此明确实际监测点位置与历程。同时,还需要对所有的监测点进行自动化监测,确保对监测点位置的获取。
        3.4监测网的科学布设
        本次监测工作的主要对象为天誉四期项目基坑施工范围内相邻的地铁一号隧道结构的变形监测,监测总长度约为184 m。首先,需要为做好基准的提供工作,为了确保监测精度高于1 mm,就需要做好测量图形强度的控制工作和冗余的观测工作。这样一来基准点就需要以现场实际情况为依据,设置在上、下行隧道两侧变形监测区域外并且不能够受到基坑施工影响的隧道梁端的远处位置,两侧分别设置4个,总数为8个,使用圆棱镜作为基准棱镜。其次,在进行变形监测断面布设的过程中,需要以10m的间距在地铁隧道的左右线各布置18个监测断面,如图 1 所示。每个监测断面需要进行4个监测点的设置,两个位于轨道的床旁地面上,另外在隧道顶和隧道侧壁各布置一个。地铁隧道与基坑位置关系及监测点布置如图2 所示,一共需要进行144个监测点的布设,采用L 型小棱镜作为变形监测点棱镜。

       

        3.5对地铁隧道基坑施工效果进行监测
        在进行地铁隧道基坑施工情况监测的过程中,需要对水平位移和支撑轴力的情况进行重视。在对水平位移进行监测时,可以将监测点分别设置在基坑边的中心位置和阳角区域进行深度变化的监测工作,如果数据显示水平位移比较大,就需要进行主体结构性能的优化工作,在传感器的协调下进行安全预警。对于在进行地铁隧道施工支撑轴力来说,在钢筋混凝土支撑1/3的位置进行传感器、数据采集器等埋设设备,并有效获取到地铁隧道施工现场的各项数据,提高隧道施工的高效。因此,对结构的受力情况进行全面的监测和分析,优化施工设计。
        3.6保护措施分析
        无论是自动化监测数据的传输还是远程控制功能的实现,都需要传感线路进行辅助。一旦传感线路发生了故障或者损坏情况,都会造成数据的中断。中央控制中心就无法对观测机器人监测数据进行及时的获取,也无法对相关数据进行及时的后续分析和报告单的打印,所以说,对传输线路的畅通进行保证尤为重要。
        3.5.1线路的保护
        在进行线路布设的过程中,可以选择管道、杆路、直埋、墙壁架设等方式,同时也可以利用管道布设和墙壁架设相结合的方式,利用直径为25mm钢管作为保护管,在管道内进行通讯线路的敷设,将管道架设在隧道的侧墙上,并且不能对后续施工产生影响。
        3.5.2通讯箱的固定
        测量机器人与爆破振速监测仪的供电箱和数据采集箱都属于通讯箱的范畴,想要将其悬挂在侧墙上,就需要做好与施工单位的协调工作,不能影响到后续的施工。
        结语
        总之,想要对地铁隧道的运营效果进行保证,就应该对隧道的变形程度和变形趋势进行掌握,做好基坑开挖过程的实时监测,对隧道的安全进行全面及时的掌握。另外,还可以进行全天候的实时监测,在节省人力和物力的过程中,还能够有效解决传统监测的不足。
参考文献
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