地鐵盾構施工穿越高速鐵路車站變形監(jiān)測技術

孟祥凱

摘? ? 要：現(xiàn)階段，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，鐵路的建設也十分迅速。地鐵盾構穿過鐵路車站時，對于車站有著較大的影響范圍。本文首先對于工程概況進行闡述，同時對于盾構工程對鐵路車站變形影響情況進行分析，最后對于相關的監(jiān)測技術進行研究。希望通過本文，能夠為地鐵盾構穿過鐵路車站的變形監(jiān)測提供一些參考和幫助。

關鍵詞：地鐵盾構施工;高速鐵路車站;變形監(jiān)測技術

1? 引言

地鐵盾構下穿滬寧高速鐵路常州站，對車站的影響范圍較大。首先，數(shù)值計算盾構施工引起的高速鐵路結構和附屬設施的變形;其次，高速鐵路控制保護標準提出監(jiān)控測量的范圍、內容和頻率，制定了監(jiān)控測量方案;最后，施工過程中依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調整盾構施工參數(shù)，采用了測量機器人實時了解動態(tài)自動化監(jiān)測系統(tǒng)，效果良好，經(jīng)實踐檢驗完全可行并具有應用推廣價值。

2? 工程概況

天津地鐵6號線工程東北起自大畢莊，南至水上東路，線路全長31.772km，全線共設25座車站，設車輛段一座。本合同段為第12合同段，主要包括天泰路站、北運河站2座車站以及南口路站～天泰路站～北運河站～北竹林站等3個區(qū)間隧道盾構工程。本合同段北運河站采用明挖順做法施工，標準段基坑深度約24.2m，采用1000mm厚地連墻，深度42m;端頭井基坑深25.7m，采用1200mm厚地連墻，深度45m。車站位于北運河河道轉彎處，車站小里程端頭井側墻距離河堤岸最近距離74m，活塞風井距離河堤岸最近距離約61m。因此車站圍護結構地下連續(xù)墻超深、超厚，車站主體結構又距離北運河道較近是本工程第一特點。

3? 地鐵盾構穿越高速鐵路變形影響分析

高速鐵路行車對軌道不平順性要求嚴格，需嚴格控制地鐵盾構工程所引起的鐵路沉降與變形以及對附屬建筑物的變形影響。因此需要對盾構施工影響高速鐵路變形進行理論分析和模擬計算，主要內容為：①計算分析地鐵盾構施工對高速鐵路的影響，評價軌道沉降與變形是否滿足鐵路安全運營要求，分析混凝土筏板與樁基的變形是否滿足安全要求，并提出鐵路安全保護措施與建議。②計算分析地鐵區(qū)間盾構施工對高速鐵路相關建構筑物的影響，評價建構筑物沉降與變形是否滿足安全要求，并提出保護措施與建議。③提出鐵路保護監(jiān)測要求。

4? 監(jiān)測技術研究

4.1? 監(jiān)測頻率及范圍分析

在進行盾構工程的過程當中，應根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來對于監(jiān)測頻率進行制定，并對于某些異常的情況變化以及較為特殊的工程狀況進行監(jiān)測頻率的增加，在必要的情況下應采取跟蹤監(jiān)測的方式來對其進行監(jiān)測。進行監(jiān)測時所獲得的結果應及時向相關部門進行上報。另外一方面，在盾構工程施工的過程當中，應設立專門的工作人員來對現(xiàn)場進行24h的巡視工作。

4.2? 監(jiān)測標準

在對高速鐵路車站變形的監(jiān)測過程當中，對于監(jiān)測控制標準的制定上應建立在進行周邊環(huán)境調查的前提條件下，根據(jù)該環(huán)境當中所具備的安全程度和重要程度來對于監(jiān)測標準進行準確評估和制定，并充分考慮到產權單位的相關要求。本工程的監(jiān)控標準以設計文件中所要求的內容為準。

4.3? 自由測站監(jiān)測精度分析

自由測站監(jiān)測技術的主要特點在于可對監(jiān)測精度進行隨時調整和控制，并能夠自動的設置站點。通過利用自由測站監(jiān)測技術，能夠根據(jù)實際的監(jiān)測要求，并以監(jiān)測交匯次數(shù)及設站位置為依據(jù)，來對于監(jiān)測過程進行控制，從而符合鐵路車站變形的監(jiān)測要求。因為在監(jiān)測區(qū)域當中通常會存在一定程度的施工干擾情況，在加上施工區(qū)域地質情況不具備穩(wěn)定性，因此應專門設置出科學合理的對應該區(qū)域實際情況的平面位移監(jiān)測網(wǎng)絡。在具體的測量過程中，可利用精度非常高的機器人來進行測量過程，可將測量精度控制在1mm以內。

4.4? 三維自動化監(jiān)測

三維自動化監(jiān)測系統(tǒng)，通過對于全站儀的驅動來完成對于盾構穿越區(qū)域的多次監(jiān)測，并在監(jiān)測的過程中，能夠對于所有的限差參數(shù)進行控制。首先將監(jiān)測的原始文件通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到服務器當中，然后再將其從服務器轉移到數(shù)據(jù)庫當中，接著對于數(shù)據(jù)庫中的文件進行平差程序，最終能夠計算出監(jiān)測位置的具體坐標。在得出坐標后，可將其按照實踐順序進行保存，接著三維自動化監(jiān)測系統(tǒng)會生成報表，通過電腦可對各項數(shù)據(jù)及報表進行隨時的查詢。一旦監(jiān)測結果超過的時限，那么系統(tǒng)將會進行報警。

4.5? 實時三維動態(tài)自動化監(jiān)測技術

全站儀三維自由設站法由于變形監(jiān)測區(qū)域不穩(wěn)定且環(huán)境復雜，因此基準點或工作基點通常設置在距離變形監(jiān)測區(qū)域較遠的相對穩(wěn)定區(qū)域，從而限制了變形監(jiān)測網(wǎng)的網(wǎng)形設計，實際觀測中也易受到更多的誤差源影響。而全站儀自由設站法不需要在基準點或工作基點上設站，可通過靈活的設站選擇來優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)形，削弱誤差源的影響，有效提高控制網(wǎng)的可靠性和精度。自由設站三維整體平差函數(shù)模型三維整體平差的全站儀自由設站方法理論嚴密，將全站儀的直接觀測值（天頂距、斜距和水平方向值）作為原始數(shù)據(jù)建立觀測方程，從而得到誤差方程并依據(jù)最小二乘原理進行求解。三維整體平差模型是一種對全站儀的水平方向值、天頂距和斜距進行直接處理的平差函數(shù)模型。全站儀三維自由設站時，需后視不少于2個已知控制點，即已知值一般多于6個，而全站儀設站的未知值僅4個，故需采用最小二乘平差的方法來求解全站儀設站的未知參數(shù)。在實際進行監(jiān)測時，為確保成果的可靠性，已知控制點要多于2個，同時，為了實時的顯示監(jiān)測成果，必須實時解算。首先利用已知點坐標，運用最小二乘法計算設站點的坐標（X，Y，Z）及定向角（T），然后便可利用極坐標法計算出監(jiān)測點的坐標。實時三維動態(tài)自動化監(jiān)測系統(tǒng)采用自主研發(fā)的實時三維動態(tài)自動化監(jiān)測軟件系統(tǒng)，程序自動驅動LEICATM30全站儀完成多測回觀測，觀測時可完成各項限差指標控制。電子原始觀測文件通過網(wǎng)絡傳輸至服務器，在服務器端，將原始觀測數(shù)據(jù)存放至數(shù)據(jù)庫，并對其進行嚴密平差，得出各監(jiān)測點的三維坐標。將結果按時序存儲，系統(tǒng)會自動生成成果報表，客戶端可查詢監(jiān)測的各項數(shù)據(jù)和報表。當監(jiān)測成果超限時系統(tǒng)還會自動提醒報警。

5? 結語

在處于運營狀態(tài)之下的高速鐵路中進行盾構工程，在缺乏較為成熟的變形監(jiān)控標準及規(guī)范的前提條件下，在進行盾構工程監(jiān)測過程中，應首先對盾構工程對于高速鐵路所造成的影響進行計算和分析，然后通過與鐵路保護措施中的相關標準和內容相結合，來對于變形監(jiān)測的方式、頻率、覆蓋范圍等方面進行明確，并以此為依據(jù)來設計出符合實際情況的合理監(jiān)測方案。另外，要積極的進行使用三維自動化監(jiān)測技術和三維自由設站監(jiān)測技術以及機器人監(jiān)測等等，通過對于這些監(jiān)測技術的應用來獲得更加充分的實踐操作經(jīng)驗，并對其進行相應的推廣，從而幫助監(jiān)測工作能夠得到更加高效的開展。

參考文獻：

[1] 鄧美龍，黃常波，李鐘等.盾構穿越鐵路安全施工技術[J].建筑技術，2018（11）：984～986.

[2] 肖立，張慶賀.鐵路軌道下盾構施工所致地面沉降的數(shù)值模擬[J].同濟大學學報（自然科學版），2018（9）：1286～1291.

[3] 楊澤民.探究軌道交通盾構穿越鐵路施工技術[J].工程建設與設計，2018（14）：190～191.

[4] 楊雪峰，劉成龍，羅雁文.基于自由測站的基坑水平位移監(jiān)測方法探討[J].測繪科學，2018（5）：153～154.

[5] 楊松林，劉維寧，王夢恕，等.自動全站儀隧道圍巖變形非接觸監(jiān)測及分析預報系統(tǒng)研究[J].鐵道學報，2017（3）：93～97.