地铁隧道施工引起的地表沉降及变形测量

【摘要】地表沉降及变形是地铁盾构隧道施工过程中最需要重点关注的问题，其直接影响周围地面建筑和地下设施的正常使用，因此，对地表沉降及变形测量至关重要。论文首先分析了盾构掘进引起地表沉降及变形产生的原因，重点探讨了地铁隧道施工引起的地表沉降及变形测量方法。

【关键词】地铁隧道施工；沉降及变形；测量

盾构法隧道施工技术经过一百多年的发展，已经有了很大的进步，由于盾构施工引起的周围建筑物的损坏也在减轻，但是盾构施工还是会不可避免地引起地层的扰动，引起地层变形以及地面的沉降及变形。地层扰动导致的土体强度和压缩模量的降低将会引起长时间内的固结和次固结沉降及变形。当地层变形超过一定范围时，就会危及到邻近建筑物和地下管网的安全，进而引起一系列的岩土环境问题。由此可见，研究盾构施工产生地表沉降及变形的机理具有重大的意义。

1 盾构掘进引起地表沉降及变形产生的原因

虽然不同学者基于各自的出发点提出了不同的盾构施工引起地表沉降及变形的机理，但是不可否认的一点就是土体位移源于开挖引起的扰动及由此产生的地层损失和扰动土的重新固结。1）地层损失。所谓地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积和理论计算的排土体积之差。地层损失率以地层损失体积占盾构理论排土体积的百分比来表示。地层损失一般包括盾构开挖面的地层损失、盾构纠偏产生的地层损失、盾构沿曲线推进时产生的地层损失以及盾壳外径和管片直径之间空隙引起的地层损失。引起地层损失的施工及其他主要因素有：盾构掘进时，开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向应力，则开挖面土体向盾构内移动，引起地层损失而导致盾构上方地面沉降及变形；当盾构推进时如作用在正面土体的推应力大于原始侧向应力，则正面土体向上向前移动，引起地层损失(欠挖)而导致盾构前上方土体隆起。2）在盾构暂停推进时，由于盾构推进千斤顶漏油回缩，可能引起盾构后退，使开挖面土体塌落或松动，造成地层损失。3）由于向盾尾后面、隧道外围建筑空隙中压浆不及时、压浆量不足或压力不适当，使盾尾后坑道周边土体失去原始三向平衡状态，而向盾尾空隙中移动，引起地层损

失。在含水不稳定地层中，这往往是引起地层损失的主要因素。4）盾构在曲线中推进、纠偏、抬头或叩头推进以及实际开挖断面不是圆形而是椭圆形而易引起地层损失。盾构轴线与隧道轴线的偏角越大，则对土体扰动超挖程度及引起的地层损失也越大，当盾构机曲线推进时，由于对土体扰动加剧，地面最大沉降及变形量要大于正常推进时地面最大沉降及变形量，靠近盾构机位置的横断面上地表面处的变形出现不对称；当盾构机抬头推进时，地面最大沉降及变形量要大于正常推进时地面最大沉降及变形量。与正常推进时的变形比较可以发现，除了隧道下沉量增加外，在工作面处地表面的变形由正常推进的沉陷变为此时的隆起，隧道工作面前方有较大的隆起。5）随盾构推进而移动的盾构正面障碍物，使地层在盾构通过后产生空隙而又无法及时压浆填充。6）盾壳移动对地层的摩擦和剪切。7）在土压力作用下，隧道衬砌产生的变形也会引起少量的地层损失。隧道衬砌沉降及变形较大时，会引起不可忽略的地层损失。

2 控制盾构隧道施工地面沉降及变形测量方法

沉降观测按部位可分为表层沉降观测、深层(分层)沉降观测和断面沉降观测。经过多年的发展，沉降观测方法不断完善，观测仪器类型也越来越多，但不同的观测方法和观测仪器适用于不同的工程地质条件。目前，沉降监测常用的方法有:监测桩、沉降杯、沉降板、磁环沉降仪、水压式剖面沉降仪和水平测斜仪等。接下来，将对以上这些方法做一个简单的介绍。

2.1 监测桩。用木桩和钢钎钉入土中，用水准仪持平，即可测量土体表面的沉降量。一个监测桩只能观察路面上一点的沉降，若要进行整个断面的沉降测量，必须埋设多个监测桩。在不同位置埋设的监测桩的尺寸有着不同的要求。此方法最简便，但只能测定建筑物表面的沉降值，无法测试土体内部某一位置的沉降，对填土施工有干扰。

2.2 沉降水杯测量。监测路基内部变形最有效、最经济的手段之一是沉降水杯测量。沉降水杯利用连通器原理，把路基内部某一点的高程映射到路基外部，故测量路基外部该映射点的高程即可知道路基内部观测点的高程。通过一定时间段监测该映射点高程的变化，即可清晰点绘出路基内部观测点的形变历程。而这些形变历程是研究路基变形机理及规律的基础数据。其优点在于观测方法原理简单、浅显易懂、造价低廉。缺点是根管的埋设要求比较高，如果埋设不平顺，容

易形成气泡阻塞水管，使测试无法进行;在比较寒冷的地区也不适应;直接目测观测水杯读取液面刻度值，精度较低(士1mm)。该方法用于室内试验观测比较容易，用于实际工程观测时，由于现场条件复杂、天气变化异常、实际操作比较困难，一般较少使用。

2.3 沉降板。沉降板一般用于观测软土地基总沉降，测试地基面在不同处理措施、不同荷载条件下地基面的沉降分布。沉降板作为沉降动态观测的方法之一，以其代价低、设置方法简单、易观测被广泛采用，取代了一些地区使用仪器观测，但数据的准确性和精确性容易受影口向。沉降板底座随着路基沉降，通过与底座相连的测杆，可以测得底座埋设处的路基沉降值。

2.4 磁环沉降仪。磁环沉降仪[5]是分层沉降仪中运用最为广泛的一种。磁环沉降仪的工作原理磁环沉降仪所用传感器是根据电磁感应原理设计，将磁感应沉降环(沉降标)预先通过钻孔方式埋入地下待测的各点位置，当传感器通过磁感应环时，产生电磁感应信号送至地面仪表显示，同时发出声光报警(一般是蜂鸣器发出信号)。读取孔口标记点上对应钢尺的刻度数值，即为沉降环的深度。一般每次测量值与前次测值相减即为该测点的沉降量。但是实际测量中可以根据条件，选择孔口标高或最底层沉降标位置作为监测基准点，通过对不同时期测量结果的对比分析，可以确定各土层的沉降(或隆起)结果。

2.5 PVC管测斜仪。PVC管测斜仪(也称测斜仪)是一种测定钻孔倾角和方位角的原位监测仪器。PVC管沉降仪按使用方式不同，可分为滑动式测斜仪和固定式测斜仪。固定式是将测斜仪测头固定在土体内某点位移的位置，用传输信号电缆引出地面进行观测。采用固定式测斜仪观测的测点，一般用于活动式测斜仪难以做到观测的测点，其费用高，测头损坏难以维修，目前采用甚少。活动式测斜仪探头便于维修，并可进行多点连续观测，应用十分广泛。若按敏感元件不同则可分为伺服加速度计式、电阻应变片式、钢弦式、差动电阻式等。由于伺服加速度计式测斜仪精度高、长期稳定性好，现已被广泛采用。若按仪器测量方向不同则可分为垂向测斜仪(测量水平位移)、水平测斜仪(测量垂向位移)和斜向测斜仪(测量斜面的法向位移)。

3 结语

总之，城市隧道地质条件一般很复杂，一般都处于松散、软弱土层中，因此

对地铁隧道施工引起的地表沉降及变形的观测尤为重要，目前沉降及变形的测量的方法诸多，对于实际工程中某种方法的采用应该结合实际情况来选定地表沉降及变形的测量方法。

参考文献：

[1]杨海朋.施工过程中浅埋隧道自身性状及上部建筑物沉降变形的数值分析[D].湖南大学硕士论文,2007.

[2]王新定,孙宝俊,畲才高.地铁建设对城市环境的影响及其对策[J].城市轨道交通研究,2004,(3):88-89.

[3]王占生,王梦恕.盾构施工对周围建筑物的安全影响及处理措施[J].中国安全科学学报,2002,12(2):45-49.

运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究

运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究发表时间：2017-05-14T13:31:08.110Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年1月下作者：王鹏 [导读] 随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施地铁越来越多，是城市客运交通的大动脉以及城市生命线。广州市吉华勘测股份有限公司 510260 摘要：随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施地铁越来越多，是城市客运交通的大动脉以及城市生命线，其投资大、难度高、施工期长、环境复杂等。同时地铁沿线高强度的物业开发、市政工程建设对地铁结构和运营安全带来一定的隐患，城市轨道交通结构的安全保护工作日益严峻，一但出现城市轨道交通安全事件，将严重影响城市轨道交通的正常运营。因此，在外界施工影响下，对运营期间的地铁实施必要的变形安全监测至关重要。关键词：地铁，测量机器人，自动化监测。 1 地铁监测的意义和目的地铁结构本身由于地基的变形及内部应力、外部荷载的变化而产生结构变形和沉降。而地铁旁边的施工正是引起外部荷载变化的主要原因，地铁结构变形和沉降超过允许值，将会对地铁的运营安全造成影响。通过监测可动态收集地铁结构变形信息，掌握结构变形情况，保障运营安全。地铁监测的主要目的如下：1）通过对测量数据的分析、掌握隧道和围岩稳定性的变化规律，修改和确认设计及施工参数；2）通过监控量测了解施工方法的科学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全及隧道的安全；3）了解隧道结构的变形情况，实现信息化施工，将监测结果反馈设计，为改进设计施工提供信息指导，提供可靠施工工艺，为以后类似的施工提供技术储备。 2.监测实施因地铁隧道的特殊性，对于地铁运营期的监测，需采用自动化监测手段，即采用测量机器人和自动监测系统软件建立隧道结构变形自动监测系统。在外部施工期间自动测量地铁隧道结构顶板、侧墙及道床在三维—X、Y、Z方向（其中：X、Y为水平方向，Z为垂直方向）的变形值。 2.1监测点与基准点布置参考工程设计、实际情况及有关规定，确定地铁受外界项目施工影响的范围，监测断面可按5～20m间距布设，每断面布设一般情况下六个监测点。在隧道两端不受建设项目施工影响的隧道远处各设置3个基准点。 2.2自动监测系统自动监测系统主要由监测设备、参考系、变形体和控制设备构成。监测设备由测量机器人、自动化监测系统软件和监测控制房组成；控制设备由工控机及远程控制电脑组成。 1）自动化监测网络系统的硬件部分包括高精度自动全站仪、目标棱镜、信号通信设备与供电装置、计算机及网络设备等部分组成（如图1）。图1数据采集系统图 2）系统软件包括动态基准实时测量软件和变形点监测软件两大部分。动态基准实时测量软件功能上主要有以下特点：根据距离及棱镜布设情况自动进行大小视场的切换；依据布设的网形站与站之间的观测关系，对测站点的观测方向可分组设置，可适合任意控制网形，不局限于导线网；采用局域网技术进行数据的通信，并具有网络断开的自动判断功能；为满足各种测量等级和运营环境的需要，具有各项测量限差、时间延迟、重试次数、坐标修正的设置功能；考虑到地铁内局部范围内气象一致性，在平差计算中，采用加尺度参数解算，避免了气象参数的测定，提高控制网测量的精度。 3）变形点监测软件包括各分控机上的监测软件和主控机上的数据库管理软件两部分。分控机上的监测软件用来控制测量机器人按要求的观测时间、测量限差、观测的点组进行测量，并将测量的结果写入主控机上的管理数据库中。 2.3自动监测系统工作流程首先建立计算机和测量机器人的通信，然后对测量机器人进行初始化，此外进行测站及控制限差的设置，所有设置完毕后进行学习测量，设置点组和定时器，根据点位的重要性以及监测频率将相同的观测点纳入同一点组，最后进行自动观测。一周期观测完毕后软件便对原始观测数据进行差分处理，得到各变形点的三维坐标、变形量及变形曲线图，设置软件还可以将数据通过手机网络发送至指定的邮箱。 3地铁隧道自动化监测的技术难点地铁隧道是狭长形的空间环境，同时列车一般以平均5分钟左右的间隔在隧道中高速运行。地铁环境的这些特点及保证地铁正常运营等因素的制约，使得自动变形监测系统在地铁变形监测中的应用，遇到比其它工程中更多的技术问题，因此自动变形监测手段有着常规测量无法比拟的优越性。自动监测系统系统可以在无人值守的情况下，全天24小时连续地自动监测，实时进行数据处理、数据分析、报表输

盾构现场施工隧道监测方法

精心整理上海长兴岛域输水管线工程盾构推进环境监测技术方案

目录一工程概况二盾构推进对周边环境影响程度的分析和估计三监测施工的依据四监测内容

上海长兴岛域输水管线工程盾构推进环境监测技术方案前言科学技术的发展与试验技术的发展息息相关。历史上一些科学技术的重大突破都得益于试验测试技术。因此，试验测试技术是认识客观事物最直接、最有效的方法，也是解决疑难问题的必要手段，试验测试对保证工程质量、促进科学的发展具有越来越重要的地位和作用。测量技术在土建工程中同样占有重要地位，它在各类工程建筑，尤其是在地下工程中已成为一个不可或缺的组成部分。随着科学技术的发展，测量的地位更显关键和重要。早期地下工程的建设完全工作井相连。输水管线总长约10563.305m，其中东线长5280.993m，西线长5282.312m。全线最小平曲线半径为R＝450m；最大纵坡为8.9‰。具体详见下表。

施工工序，第一台盾构自原水过江管工作井始发推进（东线）至中间盾构工作井进洞后盾构主机解体调头，继续西线隧道推进施工。第二台盾构自中间盾构工作井始发推进（东线）至水库出水输水闸井进洞后盾构转场回中间盾构工作井，继续进行西线隧道推进施工。总体筹划详见下图：二盾构推进对周边环境影响程度的分析和估算因很复杂，其中隧道线形、盾构形状、外径、埋深等设计条件和土的强度、变形特征、地下水位分 V l S （x ）i Z －地面至隧道中心深度。 φ－土的内摩擦角。在已知盾构穿越的土层性质、覆土深度、隧道直径及施工方法后，即可事先估算盾构施工可能引起的地面沉降量，同时可及时地采取措施把影响控制在允许范围内。在推进过程中根据盾构性能及监测数据及时调整施工参数，控制变形量，确保周边环境的绝对安全，实现信息化施工。三监测施工的依据 3.1技术依据 1) 上海长兴岛域输水管道工程技术标卷（甲方提供）

Peck法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式

8．1．4 地层变形预测与分析通常设计阶段的地面沉降预测方法可分为两类，一是根据实测数据的统计方法—Peck 公式是其典型代表：二是采用有限元和边界元的数值方法。采用Peck 法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式如下式；其沉陷槽横向分布见图。 exp(max )(S x S -22 2i x ）

? ?? ? ? Φ-?= 2452tg Z i π 式中：V —地层损失（地表沉降容积）； i —沉降槽曲线反弯点； z —隧道中心埋深根据本标段的地质条件和埋深等，得i=6.9m ，由此根据以往的工程实践及经验公式，沉陷槽宽度B ≈5i ，可得单个隧道盾构推进引起的地表横向沉陷槽宽度约为35m ，两座隧道盾构推进引起的地表横向沉陷曲线叠加后其沉陷槽宽度约为50m ，并且沉陷槽的主要围在隧道轴线两侧6m 围，离轴线3m 的沉降量约为最大沉降量的60%～70%，离轴线6m 的沉降量约为最大沉降量的25%。地层损失V 值主要是由盾尾空隙引起的土体损失量，它与盾构机盾壳厚度、盾构推进时粘附在盾构上的土体厚度及注浆量等有关，即 V=V 尾+V 粘-V 浆盾构推进时粘附在盾构钢板上的土体厚度约为20～40mm ，盾壳厚度为70mm ，则：V=V 尾+V 粘-V 浆=1.36+0.58α-(1.36+0.58)β α为折减系数， β为同步注浆的充填系数。取α=0.6 β=0.5 得 V=0.73m2 由此可得地表最大沉陷值：Smax=23.4mm 最大斜率：Qmax=0.0013 以上分析值主要是在以往工程经验基础上结合本地铁盾构标段的实际情况，隧道埋深16m 左右情况下得出的，最大沉降量满足规和标书要求。虽然地表沉降形态是大体相同或相似的，但其最大沉降量总是随着施工工况和地质条件的改变而千差万别，目前控制沉降的主要手段是同步注浆和二次注浆，而注浆的环节常有各种各样的问题发生，如缺量、过量、滞后、漏浆等等，不同的沉降情况常是施工工况和工作状态的反映，同时不同的地质条件沉降亦有所不同，如粉砂土较粘土隆降起量要少，沉降速率要快，淤泥质粘土后期固结沉降则要大点。以上这些都要求盾构施工时要加强监测工作，以随时了解地面沉降信息，以便及时采取有效措施，以达到控制沉降和减少损失的目的。 8．2 理论分析

地铁隧道施工引起的地表沉降及变形测量

地铁隧道施工引起的地表沉降及变形测量【摘要】地表沉降及变形是地铁盾构隧道施工过程中最需要重点关注的问题，其直接影响周围地面建筑和地下设施的正常使用，因此，对地表沉降及变形测量至关重要。论文首先分析了盾构掘进引起地表沉降及变形产生的原因，重点探讨了地铁隧道施工引起的地表沉降及变形测量方法。【关键词】地铁隧道施工；沉降及变形；测量盾构法隧道施工技术经过一百多年的发展，已经有了很大的进步，由于盾构施工引起的周围建筑物的损坏也在减轻，但是盾构施工还是会不可避免地引起地层的扰动，引起地层变形以及地面的沉降及变形。地层扰动导致的土体强度和压缩模量的降低将会引起长时间内的固结和次固结沉降及变形。当地层变形超过一定范围时，就会危及到邻近建筑物和地下管网的安全，进而引起一系列的岩土环境问题。由此可见，研究盾构施工产生地表沉降及变形的机理具有重大的意义。 1 盾构掘进引起地表沉降及变形产生的原因虽然不同学者基于各自的出发点提出了不同的盾构施工引起地表沉降及变形的机理，但是不可否认的一点就是土体位移源于开挖引起的扰动及由此产生的地层损失和扰动土的重新固结。1）地层损失。所谓地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积和理论计算的排土体积之差。地层损失率以地层损失体积占盾构理论排土体积的百分比来表示。地层损失一般包括盾构开挖面的地层损失、盾构纠偏产生的地层损失、盾构沿曲线推进时产生的地层损失以及盾壳外径和管片直径之间空隙引起的地层损失。引起地层损失的施工及其他主要因素有：盾构掘进时，开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向应力，则开挖面土体向盾构内移动，引起地层损失而导致盾构上方地面沉降及变形；当盾构推进时如作用在正面土体的推应力大于原始侧向应力，则正面土体向上向前移动，引起地层损失(欠挖)而导致盾构前上方土体隆起。2）在盾构暂停推进时，由于盾构推进千斤顶漏油回缩，可能引起盾构后退，使开挖面土体塌落或松动，造成地层损失。3）由于向盾尾后面、隧道外围建筑空隙中压浆不及时、压浆量不足或压力不适当，使盾尾后坑道周边土体失去原始三向平衡状态，而向盾尾空隙中移动，引起地层损

地铁隧道变形监测中的三维激光扫描技术研究

地铁隧道变形监测中的三维激光扫描技术研究发表时间：2018-11-14T17:16:54.063Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第20期作者：黄鑫 [导读] 有效减轻了监测的劳动强度、缩短了监测作业时间，并且获得了更加准确、全面的检测数据，大大提高了检测的质量。本论文以地铁隧道变形检测中的三维激光扫描技术为研究切入点，对其进行了详细的研究和论述。黄鑫广州云胜工程勘测技术有限公司广东广州 510000 摘要：在地铁隧道施工建设完成之后，做好地铁隧道变形监测尤为重要，是保证地铁工程施工质量，确保地铁安全运营的重要条件。在地铁隧道变形监测中技术中，充分融入三维激光扫描技术，有效减轻了监测的劳动强度、缩短了监测作业时间，并且获得了更加准确、全面的检测数据，大大提高了检测的质量。本论文以地铁隧道变形检测中的三维激光扫描技术为研究切入点，对其进行了详细的研究和论述。关键词：地铁隧道；变形监测；三维激光；扫描技术地铁隧道在施工建设完成之后，受到土地扰动、周边工程施工、建构物负载等因素的影响，在具体施工中会出现纵向、横向变形，严重影响了地铁隧道的安全运行。这就要在具体的施工中，加强地铁隧道变形监测工作。传统的检测具有明显的缺点，如：工作效率低下、数据不全、自动化程度低，而将三维激光扫描术引入到地铁隧道变形监测过程中，有效地弥补了传统监测的不足。 1.地铁隧道变形检测相关概述随着城市化进程的加快，城市人口增加、机动车辆增加。各大城市都面临着较为严重的交通压力。为了有效的缓解城市交通压力，各大城市都加强了地铁隧道的建设。但是在地铁隧道建设完成之后，受到复杂地质地理因素的影响，原本设计的地铁线路可能会出现多种结构改变，如：沉降、弯曲、扭曲变形、开裂等，在一定范围内的结构变形，并不会对地铁隧道的发展产生重要的影响，一旦地铁隧道出现严重的结构变形，就会导致地铁隧道出现结构与道床剥离、地铁轨道设备几何形位改变等。除此之外，地铁隧道建设完成后，在运营过程中，还会受到地面和周边建筑物负载、隧道周边工程施工、隧道工程结构施工、地铁列车运行过程中所产生的振动等因素的影响，也在一定程度上加强了地铁隧道的变形。因此，对于新建的地铁隧道线路，必须要加强变形监测，根据监测结果充分了解其平面位移、竖向位移情况，以有效保障地铁隧道的运营安全[1]。同时，变形监测数据，还可以为以后的地铁隧道设计，提供一定的借鉴和依据。 2.三维激光扫描技术以及特点 2.1三维激光扫描技术三维激光扫描技术主要是指在地铁隧道变形监测过程中，利用激光扫描装置进行自动、系统、快速的扫描，并将所获得相应数据进行整理分析，以获得对象的表面三维坐标。这种三维激光扫描技术是一种高科技的测绘技术，集成了多种高新技术的测绘仪器，并在具体监测过程中，采用非接触式的高速激光测量方式。三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的具体应用，应包括以下四个步骤：步骤一：在地铁隧道内部建立一个监测基准网，并形成一个闭合的观测系统。通常，地铁隧道内部基准网往往在铺轨施工期间完成，并采用地铁的基本控制网进行建立。步骤二：根据地铁隧道的实际情况，在每隔一定的距离上，可采用CPⅢ控制点埋设的方式，设置一个激光反馈观测点。通常，激光反馈观测点往往选择在增加横断面上，这样便于激光反馈点的收集。之后，根据激光反馈点所的到的数据进行分析，从而根据分析结果得出地铁隧道的变形程度。步骤三：以地铁隧道和你建立的检测基准网为基础，采用三维激光扫描仪，对激光反馈光测点进行扫描，从而得到整个地铁隧道线路的三维激光扫描数据。步骤四：将三维激光反馈点所得到的数据进行综合整理，并据此建立三维模型，进行综合检测。在这一过程中，对于大量的数据分析，要保证数据的完整真实，不能在分析过程中，随意更改[2]。 2.2三维激光扫描技术特点具体来说，三维激光扫描技术在地铁隧道变形检测中的应用，具有一定的优势：第一、效率高。三维激光扫描技术在监测的过程中，所用的时间仅仅为传统监测时间的几十分之一，能够在短时间内完成高质量的监测。尤其是对于地形结构复杂的区域内部来说，三维激光扫描技术监测优势尤为明显。第二、三维可视化三维激光扫描技术在监测中，可以快速获取地铁隧道内部精确信息，充分反映其本身特点，并在此基础上，实现了地铁隧道内部表面的三维可视化。第三、安全稳定，精度均匀与传统的监测方法相比较，三维激光技术在应用中由于扫描仪自动识别，大大降低了监测过程中人为因素所造成的误差，在一定程度上提高了观测的精准度。另外，在监测过程中，由于三维激光获取数据密度较大，精度分布较为均匀，所谓在此基础上构建出的三维立体模型，具有较强的完整性和连贯性。第四、数据监测更加全面三维激光扫描技术在应用中，可以对隧道内部各个区域的沉降、结构变形、收敛情况进行详细、直观的了解，使得数据监测更加全面。 3.三维激光扫描技术的具体应用 3.1制定监测方案制定科学的检测方案，是实施三维激光扫描技术监测的第一步。在制定监测方案的过程中，不仅要根据地铁隧道的实际情况，还要对

隧道监控量测观测标埋设要求

隧道监控量测观测标埋设要求根据10月14日隧道监控量测现场检查结果，各隧道监控量测观测标均未严格按照要求进行埋设，为加强本标段监控量测工作管理，保证监控量测作业满足规范要求，确保隧道工程施工安全，监控量测标志埋设要求进一步明确如下： 1.地表沉降观测标 1.1埋设时间地表沉降观测标志应在隧道正洞开挖施工前埋设，并于正洞开挖前及时采集初始读数。 1.2断面布置地表沉降断面应超前隧道开挖面至少30米，地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一里程。一般情况下，地表沉降测点间距按下表要求布置：地表沉降测点横向间距为2～5m，隧道开挖范围内地表沉降点横向间距按2m要求布设，开挖范围外按照5m要求布设。在隧道路线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于H+B，地表有控制性建（构）筑物时，量测范围应适当加宽。岩石地段地表沉降观测标志埋设入岩深度不小于0.5m，黄土地段地表沉降观测标志埋设深度不小于1.0m。采用钻孔的方式进行埋设并用混凝土进行加固，观测标直径不小于20mm。

图1.2.1 地表沉降横向测点布置示意图注：上图中H为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。 2.洞内监控量测观测标 2.1埋设时间洞内拱顶下沉及净空变化监控量测观测标应在隧道开挖后12小时内布设，并及时读取数据，最迟不得大于24小时。 2.2断面布置顶拱下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上。拱顶下沉测点应布置在隧道轴线上，偏差不大于3cm，隧道拱顶下沉及净空变化测点断面按下表要求布置：注：Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。根据《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）及隧道工程监控量测设计图纸要求，本标段隧道均采用三台阶法进行开挖，隧道监控量测顶拱下沉测点及周边收敛测点埋设形式如图2.2.1所示：

铁路隧道地表沉降监测及数据分析

铁路隧道地表沉降监测及数据分析 [摘要]：隧道监控量测在整个铁路隧道施工具有重要作用。文章以新歌乐山隧道地表沉降监测项目为例，阐述了测桩点的布设、现场监测方法、数据获取与处理，并对数据做出合理判断分析和有益探讨，对实际生产工作具有一定指导意义。 [关键词]：铁路隧道施工监控量测地表沉降数据分析 0引言隧道监控量测贯穿于整个隧道施工过程中，是一项非常重要的工作。监测的目的主要包括：保证施工安全；预测施工引起的地表变形；验证支护结构设计，指导施工；总结工程经验，提高设计、施工技术水平。隧道地表沉降是隧道工程应进行的日常监控量测的必测项目。本文以新歌乐山隧道地表沉降为例，阐述了监测项目现场操作具体过程、数据获取及处理方法。 1新歌乐山隧道工程概况新歌乐山隧道属新建兰渝铁路引入重庆枢纽工程，位于既有渝怀线歌乐山隧道左侧约25～50m，设计时速120km/h。隧道进口里程K1106+280，出口里程K1108+547，全长2267m。隧道进出口为浅埋段，洞顶覆盖层仅4～8m，出口洞顶及周边有大量民房，且下穿公路，出口段约300m采用非爆破法开挖。不良地质有岩溶、煤窑采空区、富水软弱围岩，特殊岩土为盐溶角砾岩及石膏。施工难度极大，安全风险高，为极高风险隧道，如图1所示。图1 新歌乐山隧道现场图图2新歌乐山隧道地表下沉测点布设示意图 2. 地表沉降隧道洞口浅埋层覆盖薄，堆积松散、自身稳定性差。在施工过程中易受自重、雨水和施工爆破的影响，极易发生坍塌，沉降等大变形事故，威胁隧道的整体稳定。隧道开挖后，洞口浅埋段地层中的应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映隧道开挖过程中围岩变形的全过程。因此，必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制，保证施工安全。 3. 监控量测方案设计

地铁运营自动化监测调研报告

地铁运营自动化监测技术国内外研究现状调研报告上海地矿工程勘察有限公司二O一O年十一月

目录第一章前言 (1) 第二章国内外监测技术研究现状 (1) 2.1 全站仪自动量测系统 (2) 2.1.1 系统的构成 (2) 2.1.2 TCA自动化全站仪 (2) 2.1.3 Leica标准精密测距棱镜 (3) 2.1.4 计算机 (4) 2.1.5 其他设备 (4) 2.1.6 实时监控软件 (4) 2.1.7 后方处理软件 (4) 2.1.8 观测方法 (5) 2.1.9误差来源 (5) 2.1.10误差来源 (5) 2.2 静力水准仪系统 (6) 2.2.1 系统组成 (6) 2.2.2 静力水准仪的结构 (6) 2.2.3 静力水准仪的测量原理 (7) 2.2.2 RJ型电容式静力水准仪主要技术指标 (8) 2.2.3 静力水准仪的安装及调试 (9) 2.2.4 静力水准仪的观测和运行维护 (10) 2.2.5静力水准仪漏液及蒸发后所得数据的处理 (10) 第三章自动化监测项目的必要性与可行性分析 (11) 3.1 项目必要性分析 (11) 3.1 重大工程运营安全已成为社会稳定的重要因素之一 (11) 3.2 随着轨道交通不断建设和投入使用，地质环境变化及自身结构变形对其安全运营影响日益显现 (11) 3.2 重大工程安全运营对环境要求不断提高，需及时地掌握影响其安全运营的变形情况 (13) 3.2 目前国内监测市场的方法体系相对落后、不够系统，有待提高 (14) 3.2 项目可行性分析 (14) 3.2.1政府和社会的高度重视 (14) 3.2.2国内外相关技术的飞速发展提供了技术可行性 (14) 第四章结束语 (15)

盾构隧道开挖引起的地表沉降规律

摘要:地表沉降值是衡量开挖方式是否合适的关键指标,因此监测和预测地表沉降有重要的实际意义。在文中,根据对盾构法开挖隧道引起的地表沉降监测资料,做出了观测断面中心点的速度直方图和观测断面中心点位移随盾构机推进的位移变化图。通过分析 ,发现当盾构机到达测量断面前5ｍ～8ｍ后,地表测点的变形达到最大隆起值,然后测点的变形速度为负值,开始向下运动;在盾构机通过测量断面大约25ｍ后,测点位移几乎不再增加,变形速度也变得很小。关键词:地表沉降;盾构机;测量断面由于盾构法具有不影响地面交通、对周围建(构)筑物影响较小、适应软弱地质条件、施工速度快等优点,在地铁工程中得到广泛应用。地下施工不可避免地会对周围土层产生扰动,从而引起地面沉降(或隆起),这将使邻近建筑物受到不同程度的影响,并可能危及地下电缆、水管、煤气管道等设施的正常使用。因此,究竟会发生多大的沉降或隆起,会不会影响相邻建筑物的安全,是地铁隧道盾构施工中最关键的问题。所以,在施工中对隧道沿线进行地表沉陷监测是必不可少。它能使现场施工人员及时了解由盾构推进所引起的地面沉陷及附近建筑物或地下管线因此受到的危害程度,以便拟定有效保护措施,并对其实施效果进行跟踪监督[1]～[3]。本文以某地铁盾构隧道的地面沉降观测为基础,详细分析了开挖过程中和完成后的沉降规律 ,这对评价开挖对地面建筑及地下管线的影响有一定的指导意义。1 地表沉降的影响因素及其发展过程影响盾构隧道地表沉降因素有渣土仓压力、地层性质、盾尾注桨开始时刻、注浆量和注浆压力、出土量及盾构推进速度等,而地表沉降是这些因素综合影响的结果。地层沉降主要取决于地层类型、盾构机类型及施工状况。沉降历时曲线可分为5个阶段,如图1所示[4]:(1) 先行沉降:指自隧道开挖面距地面观测点还有相当距离(数十米)开始,直到开挖面到达观测点之前所产生的沉降。(2) 开挖面前的沉降和隆起:指自开挖面距观测点极近(约几米)时直至开挖面位于观测点正下方之间所产生的沉降或隆起现象。(3) 盾尾沉降。指从开挖面到达观测点的正下方之后直到盾构机尾部通过观测点为止这一期间所产生的沉降,主要是土的扰动所致。(4) 盾尾空隙沉降。指盾构机的尾部通过观测点的正下方之后所产生的沉降,是盾尾空隙的土体应力释放所引起的弹塑性变形。(5) 后续沉降。指固结和蠕变残余变形沉降,主要是地基扰动所致。这些沉降多非同时发生,地基条件和施工状况不同,沉降的类型也有所不同。 2 地质概况该隧道位于新华夏系第二沉降带的区域构造背脊之上,在勘探深度范围内未见断层活动迹象。其埋深为15ｍ左右;开挖直径为5.7ｍ。从上往下,土层依次为人工填土层、粘质粉土砂质粉土、粉细砂和中粗砂、圆砾和卵石、粘质粉土砂质粉土。 3 观测数据分析在隧道沿线地表共连续布置了17个断面,每个断面布置了7个测点。在测量断面上测点分布形式,如图2所示。测量断面上的中心点位于隧道中心线上。随着盾构机推进,测量各个测量断面上各测点的高程变化,得到各点的沉降值。 3.1 观测断面沉降曲线分析根据观测到的每个断面上各个测点的沉降值,画出测量断面沉降曲线。通过做出的各个断面的沉降曲线,得出如下规律:(1) 当盾构机工作面在测量断面前大约3ｍ之前,各个测点的沉降值基本相等,即发生整体隆起或下沉,如图3ａ所示。(2) 当盾构机通过测量断面后9～27ｍ之间位移增加值变小,这说明从这以后盾构的推进对该断面的影响不大。(3) 位移增加最快的点一般位于盾构机通过测量断面0～12ｍ。在这段距离内,产生的沉降值在4～5ｍｍ之间。因此,在该区间要加强观测,以防发生大的沉降。(4) 沉降标准正态分布曲线不是在沉降最初阶段就出现,而是在沉降发生的图1所示的第2、3、4阶段出现,如图3ｂ所示;而且其出现点也没有规律。这说明地层沉降的变化过程无法用正态分布曲线(即ｐｅｃｋ公式)描述,只能用它来描述在该点以后的沉降发展。(5) 在有些断面,沉降标准

地铁车站深基坑施工中的变形监测研究

地铁车站深基坑施工中的变形监测研究在深基坑施工过程中，对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行综合、系统的监测，保证施工质量和安全，避免发生事故造成更大损失，从而保证工程项目整体目标的实现。标签：地铁车站；深基坑；变形监测 1、前言在基坑开挖及地铁隧道施工的过程中。内外的土体将由原来静止土压力向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起基坑承受荷载并导致施工结构和土体的变形，基坑及地铁隧道结构的内力和变形中的任一量值超过容许的范围，将造成结构的失稳破坏或对周围环境尤其是对四周建筑物和地下管线造成不利的影响。因此，通过监测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态。 2、地铁基坑工程监测的内容和基本要求 2.1监测的内容基坑开挖与支护的监测项目，可根据具体情况，采用以下部分或全部内容：基坑围护桩（墙）的水平变位，包括围护桩（墙）顶部的水平位移和围护桩（墙）的测斜；支护结构支撑轴力或锚杆拉力；各立柱桩的隆起沉降量和水平位移；基坑回弹；围护桩（墙）的内力；基坑内外侧的孔隙水压力及水土压力；基坑内外侧土体地层的分层沉降和土体测斜；基坑周围建筑物（构筑物）的沉降和倾斜，地下管线的沉降和水平位移；基坑外侧地下水位。在实际工程中，监测项目的选择应根据工程情况（如基坑开挖深度）及周围环境而定，如工程规模较大，基坑开挖深度较深，尤其时处在闹市中心，周围环境保护要求较高时，上述项目均需监测；中、小型工程，开挖深度不是太深，则可选择几个项目进行监测。 2.2监测的基本要求（1）监测数据必须时可靠的。数据的可靠性由监测仪器的精度、可靠性以及观测人员的素质来保证。（2）观测必须是及时的。因为基坑开挖是一个动态的施工过程，只有保证及时观测才能有利于发现隐患，及时采取措施。（3）观测的项目，应按照工程具体情况预先设定预警值，预警值应包括变形值、内力值及其变化速率。当观测发现超过预警值的异常情况，要立即考虑采取应急补救措施。（4）每个工程的基坑支护监测，应该有完整的观测记录，形象的图表、曲线和观测报告。

隧道监控量测观测标埋设要求(仅供参考)

一．地表沉降监测点在与隧道中线垂直的横断面上布置监控量测测点,间距2～5m，在一个断面上布置7～11个点，靠近中线位置测点适当加密，量测范围为中线两侧不小于HO+B,明挖段量测范围为基坑开挖边线两侧不小于3倍开挖深度。其测点布置如下图所示。

地表沉降测点纵向间距测点埋设：在地表开挖90cm 深基坑，浇筑混凝土基础，同时放入长300mm ，直径22mm 的圆头钢筋，外露5mm ，四周填实。在开挖影响范围以外设置水平基准点2～3个,水平基准点埋设方法见"基准点布置示意图"。基准点布置示意图（单位cm ）

二．洞内监控量测 1.洞内观察开挖后及初支后及时采用肉眼观察和地质罗盘仪对开挖面揭示的地质情况进行描述，包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等；初期支护状态包括喷层是否产生裂隙、剥离和剪切破坏、钢支撑是否压屈进行观察分析。详细描述、记录、并予以评估，作为支护参数选择的参考及量测等级选择的依据。 2.洞内净空收敛监测点净空收敛点量测断面间距根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度及工程重要性确定，参考下表确定。必测项目监控量测断面间距表净空收敛量测点距开挖面应小于1～2m，在每次开挖后尽早埋设读数，初始读数应在开挖后12h内读取，最迟不得大于24h，而且在下一循环前必须完成初期支护变形的读数。

测线布置和数量与地质条件、开挖方法、位移速度等因素有关，本段隧道施工工法包括全断面法、台阶法、三台阶法、三台阶临时仰拱方法、六步CD法，其主要布置形式见图“拱顶下沉和净空收敛测线布置图” 3.拱顶下沉监测点拱顶下沉量测断面间距、量测频率、初读数的测取等同收敛量测。每个断面布置1～3个测点，测点设在拱顶中心或其附近。量测时间应延续到拱顶下沉稳定后。主要布置形式见图“拱顶下沉和净空收敛测线布置图” 洞内监控量测点不得焊于钢拱架上，必须单独打孔直接安装于岩体中，预埋测点由钢筋加工而成，采用冲击电锤或风钻钻孔，埋入钢筋采用直径不小于16mm的螺纹钢，前端外露钢筋（外露部分不得小于6mm）与正方形钢板焊接（60*60），然后贴上反射膜片（50*50）。测点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定，埋入围岩深度不小于20cm，若围岩破碎松软，应适当增加测点埋入深度不得小于50cm。

隧道施工引起地面沉降的原因及控制研究

隧道施工引起地面沉降的原因及控制研究发表时间：2018-10-01T19:32:49.427Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：杨辉彪[导读] 摘要：在隧道施工容易引起地面沉降等问题，这就需要加强对地面沉降原因和控制方法的研究工作。身份证号码：51130319861226xxxx 四川省南充市 637000 摘要：在隧道施工容易引起地面沉降等问题，这就需要加强对地面沉降原因和控制方法的研究工作。本文首先探究隧道地面沉降机理，分析沉降的主要原因，进而提相应的控制措施，旨在保障隧道施工安全性。关键词：隧道施工；地面沉降；原因；控制措施隧道工程作为完善交通网络的重要一环，让人们的出行、商品运输更加方便、快捷。在实际施工过程中，往往会产生隧道地面沉降问题，会对周围结构和地下设施造成严重的破坏。虽然很多仪器都能够测试隧道的沉降量，也有很多文献阐述了隧道沉降机理，但是却没有考虑到隧道沉降会随着时间变化而变化。这就需要工作人员对隧道地面进行实时检测和观察，分析隧道地面沉降的是否均匀、动态，这样才能够针对性找出控制方法，保证隧道工程保质保量的按期完工。 1地铁隧道施工引起的地面沉降机理当今隧道施工都是采用盾构施工法，在实际施工过程中的开挖面会释放应力、附加应力，从而导致地面出现弹塑变形等问题，也就是引发地面沉降问题。沉降通常是在开挖卸载时开挖周围土体向隧道内涌入从而造成地面下沉；支护结构空隙闭合导致地面下沉；管片衬砌结构自身变形造成地面下沉；隧道结构整体地面下沉。这些下沉问题可以统称为开挖地面下沉问题。盾构法在实际应用中主要包括开挖沉降、固结沉降、次固结沉降，其中次固结沉降是一个长期控制的过程，特别是在隧道运营期间，需要考虑沉降的动态变化。盾构施工会造成地层损失和隧道周围受到扰动或剪切力破坏出现土体再次固结，这也是导致隧道沉降的根本原因。 2导致隧道施工引发沉降的因素第一，在隧道施工过程中可能遇到软弱围岩、富水砂层等问题，如果对此类问题没有进行及时处理，拱顶塌方等问题就会导致地面沉降。通常情况下，隧道软弱围岩都是Ⅴ级、Ⅵ级，如果所应用的施工方法不够合理、支护不够及时、前期支护无法快速闭环，就会产生掉块、塌方、冒顶等问题。同时，在隧道开挖过程中遭遇了富水砂层没有提前进行加固处理，同样会造成沉降，沉降程度与含水量有直接关系。第二，扰动土固结问题。如果开挖面涌水或衬砌出现漏水问题时，会导致地下水位下降，因此导致土体下降（地基下降），造成这一问题主要是因为地基有效应力增加，从而导致固结沉降问题。第三，地面损失。在盾构施工中会出现地层损失，并且收到了剪切力影响出现固结沉降问题。地层损失会导致土体开挖到竣工阶段产生的体积差，因此周围土体在弥补地层损失中产生了地层位移问题。导致地层损失的主要因素为：①开挖土体移动。在盾构掘进过程中，由于土体水受到水平支护应力较小的情况（小于原始测量力），土体就会朝向盾构内侧移动，从而导致地层损失问题，导致地面下降；在盾构突进时，如果正面土体侧压力在原始侧向力之上，会让土体产生上、前移动，同样会造成土层损失，导致都够前上方的土体隆起。②盾构后退。盾构施工过程中往往会出现暂停推进的情况，如果此时盾构千斤顶出现漏油回缩就会导致后退问题，导致土层面坍落、松动问题，出现地面损失问题。③土体进入到盾尾空隙。在施工中如果盾尾后隧道外部空隙中压浆不够及时，会导致压浆压力或压浆量不足等问题，这时的盾尾周边土体会打破原始三维平衡状态，土体朝向盾尾空隙当中移动，造成地层损失问题。④推进方向改变。盾构施工当中会产生曲线推进、抬头等情况，理论上开挖面是圆形，但实际上缺失椭圆，从而引发地层损失。 3隧道施工引起的地面沉降控制方法 3.1加强开挖面控制工作在隧道开挖过程中如果遇到软弱围岩情况，需要保证施工的稳定性，进尺要短、控制爆破力度、快速封闭、定时测量，特别是针对Ⅴ级、Ⅵ级围岩，需要采用双侧壁导坑法、CD施工法、CRD施工法进行，加强循环进尺的控制工作，严格控制每一个开挖循环、支护循环，避免因提高施工效率而贸然挖进。在应用土压平衡掘进过程中，需要保证开挖面呈现出流塑状态，加强开挖面的控制工作，采用输送机并调整复数装置平整，保持碴仓土一定的压力，这样即可抵抗开挖面的土压和水压。如果出现水体，可以应用螺旋输送机和碴仓土进行止水，配合同步注浆系统和二次注浆操作进行控制。这样即可保障盾构开挖面的稳定性，避免地下水流出问题，从而实现地面沉降控制的目的。在应用土压平衡掘进过程中，碴土需要保持良好的流塑形态、稠度适中、摩擦角要低、渗透性要低，如果无法满足这些要求，可以对混合仓、螺旋输送机、开挖面中加入外加剂，实现软塑化处理，提高挖图器械性能，保证流动性。对于一些黏土地面（渗透小、易流动、摩擦力小），可以采用刀盘切下或螺旋输送机搅拌后提高流塑性。同时，针对砂性土止水性差的问题，如果开挖掘进水压较高，会产生地面涌水问题，这就需要注入一定量的添加剂，提高止水性，保证开挖面水压和土压，维持表面的稳定性。在实际应用中，将膨润土和泡沫注入到输送机口中，必要情况可以向盾壳上注入，这样可以填补盾壳空隙，从而起到控制沉降的目的。 3.2控制注浆量注浆加固能够有效应对砂层、富水砂层问题，从而填补土体缝隙，减少沉降量问题。在隧道施工中，注浆防沉控制已经成为应用最为广泛的技术，如果不填充浆液，会导致沉降体积等于地面损失。理论上注浆率（填充率）达到100%即可控制地面沉降，但由于实际影响因素较多，通常注浆率要高于100%，甚至达到了200%以上（效果不够明显，因此不需要盲目注浆导致材料浪费）。在淤泥类黏土注浆中，每立方米采用2.3-2.7L浆液即可，浆液稠度控制在10左右；如果是粉质砂土层，每立方米注入0.1L浆液即可；针对不同深埋地区浆液量需要所有增加。浆液压入时间需要和管片脱开同步进行，否则只能控制上部沉降，无法控制下部土层沉降问题。在实际操作过程中，可以根据每环注浆量计算出手按次数；根据掘进速度计算出手按间隔时间，这样即可保证掘进工作和注浆工作同时结束。 3.3地层失水控制由于地下水流动会产生砂土位移问题，导致砂土间隙缩小、水位下降，从而提高了土体内部应力，出现固结问题，表面沉降。由于砂土渗透性强，仅凭借土仓和络酸输送机压缩不能起到良好的效果，这就需要结合实际情况进行施工。在掘进过程中需要关注开挖面出水情况，如果碴土稀、水量大问题时，需要关闭螺栓输送机舱门，加入泡沫或膨润土外加剂，从而补充空隙，提高土层的止水性。在注浆过程中，需要保证管片壁注入量充足，对周围土体加固，从而起到止水目的，避免管片背后漏水。在通过富含地下水的地层时，需要让盾构机快速通过，并且在刀盘前方注入泥浆，在管片背后注入玻璃双浆液，这样可以封堵地下水，避免因为水量过多产生沉降问题。 4结束语

地铁隧道收敛变形监测

隧道周边收敛量测一、实验目的 1. 了解微地震监测技术目的。 2. 了解速度传感器及加速度传感器的工作原理。 3. 了解数据采集的基本原理。 4. 掌握微地震监测软件的使用方法。二、以煤科学研究总院的数显收敛计为例说明 1. 性能量测基线长度：0. 5 m ?10 m 及0. 5 m ?15 m ; 最小读数：0.01 mm; 量测精度：0.06 mm; 数显值稳定度：24h不大于0.01 mm。 2?仪器构造及工作原理 2.1主要结构微地震监测系统主要由（1 ）三分量加速度传感器、（2）三分量速度传感器、（3）电缆、（4）链接传感器26芯插头线、⑸HZ-MS12通道微地震监测仪、⑹USB2.0电缆、（7）电源转换器、（8）干电池及电池盒、（9）断线钳、（10）十字螺丝刀、（11）万用表、（12）XP操作系统电脑一台、（13）榔头等组成，见图 9.1 o 4 t 7 ? 图9.1 收敛计结构与工作示意图 2.2基本工作原理数据采集是微地震监测的基础，对硬件设备要求较高。由于微地震的特性所致，必须用高采样率、宽频带、连续记录、宽动态范围（96dB）进行微地震信号采集。应用时，数据采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入检测仪中变成数字信号，然后将该信号送到FIFO中。 3.使用方法 1）首先在测点处牢固的埋设预埋件；预埋件长度根据需要加工，连接件与预埋件的连接，应使销钉孔方向铅直。 2）检查予埋测点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净。 3）打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩

放入测点孔内，将收敛计拉至另一测点，并将尺架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入与联尺架固定。

地铁隧道结构变形监测控制网及其数据处理

地铁隧道结构变形监测控制网及其数据处理发表时间：2017-10-30T09:25:06.667Z 来源：《基层建设》2017年第20期作者：汪英宏王守横 [导读] 摘要：地铁隧道结构复杂，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，因此，做好变形监测非常重要。上海市机械施工集团有限公司大连地铁216标段项目经理部辽宁大连 116037 摘要：地铁隧道结构复杂，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，因此，做好变形监测非常重要。本文将进行分析，以供参考。关键词：地铁隧道；变形监测；原因；措施 1.前言对于地铁隧道结构变形的监测，不能采用传统的变形监测控制网布设方法，在施工过程中根据施工要求对工艺参数进行控制，为保证结果的准确度，必须进行基准点的稳定性检验。 2.地铁隧道变形原因 2.1轨道结构变形地铁隧道变形包括轨道结构变形和隧道结构变形两种形式。其中轨道结构变形的主要原因是列车荷载长期对轨道产生反复作用，使轨道发生几何偏差进而影响轨道的平整性和顺畅性。除列车荷载作用外，隧道周边建设施工的卸载、负荷、加载也会引起道床的不均匀沉降。这种沉降同样会影响轨道的平整度及顺畅。对于铁路来说，地铁运行车辆重量较轻、速度低，轨道和车辆行走部分的变形一般不会引起地铁事故，但轨道变形造成的不平顺可能会导致列车发生不正常振动。这会降低列车运行的稳定性，减少用户的舒适度，更重要的是会加快轨道结构部件的损坏速度，从而间接影响列车的行车安全。 2.2隧道结构变形地铁隧道结构变形发生在施工阶段和运营阶段，在施工阶段，地铁暗挖隧道工程是在岩土体内部进行的。在开挖过程中对地下岩土的扰动是不可避免的，这就破坏了地下岩土体原有的平衡条件。隧道开挖时地层初期受到的影响较小，发生的也是微型形变，随着开挖的不断深入，变形会极剧增大然后又趋于缓慢。因此，在隧道开挖过程中应对隧道的拱顶下沉量和地表的下沉量进行监测，以便于对隧道结构的稳定性和开挖工程的安全性提供分析依据。地铁隧道开挖引起的地层变形是一个漫长而缓慢的过程，无论是浅埋暗挖法还是盾构法在工程完工投入使用后都会不同程度的发生整体下沉的现象，尤其是工程处于软土层中时下沉现象更加明显。 3.地铁隧道变形监测技术 3.1传统监测技术传统监测技术是利用水准测量仪的检测功能对隧道结构的变形情况进行监测，主要对隧道变形区域的断面进行监测。该法在实际使用过程中存在一系列不足：首先，该法无法使用先进的远程测量技术。在监测过程中不得不打断监测区内的列车运行。其次，地铁隧道内可视性差，空间受到限制，运行环境复杂，给监测的安全性和监测质量造成了不利影响。最后，监测点数量受限，若设置监测点过多，不仅会增大工作量还会延长监测周期的长度，无法准确的反映出变形的真实情况；若设置监测点过少，无法根据有限的数据得到较为精准的变形趋势，这对后期的隧道结构的变形负荷分析是极为不利的。传统的监测技术已经无法适应现代社会的需求新型的监测技术急需被研发使用。 3.2高程监测控制网在地铁进行跨河水准测量、测量机器人三角高程法测量、GPS 测高三种方法进行施测。 3.2.1跨河水准测量跨河水准观测采用威特 N3 及配套的铟瓦水准尺，施测前仪器 i 角检校为+1.2s。跨河水准测量严格按《国家一、二等水准测量规范》要求选定与布设场地，使仪器及标尺点构成平行四边形。作业方法、视线距水面的高度、时间段数、测回数、组数及仪器检查等按规范要求执行。按二等跨河水准观测精度施测 8个测回，高差中数中误差为±1.48mm。 3.2.2 测量机器人三角高程法测量采用徕卡 TCA2003 机器人完成，在 b1、b2 设置仪器，对向观测 12 个测回，测回间隔 5min。每测回量取 2 次仪高和棱镜高，量取至毫米。高差中数中误差为±1.00mm。 3.2.3 GPS 高程测量b1、b2大地四边形进行 GPS 联测，GPS 网解算的 b1、b2大地高的高差为-0.3403。 3.2.4 三种方法的成果比较高程监测控制网采用跨河水准测量、测量机器人三角高程法测量、GPS 测高三种方法进行施测结果进行对比。 4.基于组合后验方差检验法的灵敏度 4.1灵敏度的概念及其目的通常情况下对基准点的稳定性进行判断是在测量结束后的内业处理过程中，删除一些不稳定的点带来人力物力和时间的浪费，在当今世界寻求的应是高效节能的方法，若是在观测现场测量人员或者测量机器人根据观测数据能感知到基准点的不稳定性，就可以给外业监测提供指导，提前对基准点进行筛选，甚至给基准网的布设提供意见，使得地铁隧道结构变形监测网和后期数据处理得到优化。然而对同一个点的多次观测结果存在差异可能是误差影响也可能是基准点不稳定引起，要是知道到底出现多大的变动时可以认为是基准点发生了移动，那进行现场监测时就能对基准点的稳定性进行判断，不需要等到进行完内业处理才能得到答案。当观测值出现一定程度变化的时候，这种方法就能够有效的检测出结果。 4.2组合后验方差检验法灵敏度的探测为模拟基准点的变动，对观测数据进行人为的改动。从众多基准点中任意选取3个，分别对方位角、天顶距和距离三个观测量进行测试，当角度偏差大于3秒小于6秒时对该点的稳定性应持怀疑态度，而大于6秒时该点稳定性就一定不可靠，当距离的测量偏差大于5ｍｍ时该点的稳定性同样不可靠。计算所得的组合后验方差检验法的灵敏度在实际工程实例中可以作为重要的比较参考值，通过比较监测数值间的差值，实现监测现场简单、快速判定基准点的稳定性。 5.隧道变形监控的系统建立 5.1系统数据库结构变形监测数据库用于存储监测点属性、监测成果等数据信息，是数据管理系统的基础。因此，合理的数据库结构不仅是数据库设计的

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