地铁隧道结构沉降监测分析

1、地铁隧道结构沉降监测分析摘要：随着城镇化进程的加快，我国重要基础设施建设取得了显著的成效。目前国内已经有许多城市地铁线路建成运营，通过对一些已运营的线路调查研究发现，在建设过程和运营期间，其隧道、高架桥、型结构、路基挡墙等主体结构均有变形发生，从而引起线路沉降、轨道变形，严重时则影响运营安全。为了及时掌握地铁主体结构的变形情况，及时消除安全隐患，在运营期间，对主体结构采取适宜的变形监测是非常必要的，选择代表性部位进行沉降变形监测，对变形较大的地段及时采取适当的补救措施，确保运营安全，延长结构使用寿命，对保证地铁安全运营和长期节约维修成本具有重要的意义。本文就地铁隧道结构沉降监测展开探讨。关键词

2、：沉降监测；基准网；监测网；数据分析引言在工程实践中，很多地下工程都需要在恶劣的地质条件下进行设计和建设，经常面临较大风险。地铁隧道施工在多种因素影响下，往往会出现土体变形、沉降情况。土体变形、沉降达到一定限度，不仅会影响地铁的正常运行，还可能引发安全事故，造成人员伤亡，因此需要及时对其进行监测。传统的沉降监测方法的监测精度低，针对于此我们设计了新的地铁穿越工程沉降监测方法。1沉降观测地铁沉降监测通常采用水准测量方法。在地铁隧道内进行夜间水准测量，作业难度大、时间紧且精度要求高。由于地铁隧道前进方向通视无遮挡，可以采用电子水准仪进行观测，可提高观测效率和精度。天宝（Trimble）DiNi03

3、水准仪稳定性好、测量精度高、测量速度快，其每千米往返中误差小于0.5mm，适用于在地铁隧道内进行观测。考虑到地铁隧道的特征，水准网通常布设成附合水准路线。水准基准点布设在远离变形区域的地铁轨道底板上，监测点沿地铁轨道中心和两侧交叉布设，通常每隔20-30m布设一个监测点。为提高观测精度，需要固定观测人员、观测仪器、设站点、观测线路和观测环境条件，同时还需要在水准标尺上安装灯带照明。2监测技术与方法2.1处理地铁穿越工程沉降监测数据由于从真实土体中获得的变形数据不能用于即时监测，因此需要设计沉降数据监测步骤。第一步，进行数据检测，识别缺失或错误的数据，及时对相位拐点的数据进行识别处理。第二步，使

4、用适当的数学模型来解释、分析和预测处理后的数据，以显示测量目标前、后的变形状态，并准确预测了未来的变形趋势。目前的预测方法包括时间序列预测模型预测、灰色模型预测等。在测量工作中，测量数据的总误差往往是由外界客观因素、测量人员主观因素、测量设备故障因素等多种因素造成的。重大误差的存在破坏了实验结果的可靠性，严重背离了事实。而将一些较大的正态误差作为总误差去除，则可以提升实验结果的可靠性，因此处理数据的最重要步骤就是数据剔除。地铁沉降监测的观测条件不好会引起误差较大，为了准确反映情况，需要进行综合分析，并增加观测次数，反复确认。保证数据可靠性和结果准确性的前提，需要正确识别数据，检测关键错误。采集

5、沉降工程数据后，需根据数据类型剔除数据。地铁施工过程中，变形体的变形大部分在1个月左右完成，采集的变形数据多为小样本，因此需要选用Grubbs和Dixon准则，剔除最小的样本，保留综合数据值，避免剔除结果出错。Shoveler准则的置信度随着n的变化而变化，因此Shoveler准则的数据提出准确度明显高于Grubbs准则。换句话说，Shoveler的灵敏度高于Grubbs，且处理小样本时，Shoveler可以无视总误差。为此当样本较大时，宜采用Shoveler准则进行总误差数据剔除。2.2监测点的布设现场沿隧道方向直线段每50m、曲线段每30m在隧道结构两侧壁和道床中心位置分别布设沉降监测点，

6、并在沉降缝（或伸缩缝）等结构连接处两侧各加密布设沉降监测点。另外，为提高观测精度及成果的可靠性，现场线下严格按国家二等水准测量要求施测，线上采用闭合环多余观测条件的方法进行。2.3选取沉降监测参考基准网在选取沉降监测基准网前，需要统一进行基准设置。沉降监测网络中每个监测点的变化，都是根据多个时间段的观测结果得到的。使用不同的标准分析时，这些点的垂直位移不相同。准则的选择与基准网的调整方法密切相关。固定参考是参考网选取的标准，可将其作为参考网监测的固定监测点。该监测点不会随着时间变化而变化，因此被称为固定参考点。沉降监测网中的监测点要么是变形点，要么是不固定的测点，根据观测数据和沉降测量点分析，

7、认为变形点和不固定测点的出现概率相同，因此可以在参考基准网中添加固定参考，将其作为基准网选取基础。除了需要选取固定点，在设置参考网时还需要预先划分基线。为了得到可靠的基线位置，需要人为引入和约束参考数值。以各点的平均值为基准，考虑到不同时间段内所有点的数值变化，采用自由网络进行调整，调整结果以重心基准为主。该调整方法作为重心基准判断的一种特殊形式，可以用于参考线的划分。固定参考线划分的三个基准包括固定基准、重心基准和亚稳态基准。一般来说，如果监控网络有固定点，最好采用固定基线。与滑坡观测一样，基准网对沉降监测基点的判断需要进行转换，在有限的转换半径范围内，可考虑远离中心的参考点，从而实现监测基

8、点转换。在进行监测时，如果监控网络呈现部分稳定，则需要进行稳定基准测试，以将监控网络状态调整到完全稳定。如果监测网络中的每个点都是变换点，并且变形的概率相等，可以使用质心基准进行无秩缺陷网络调整。2.4沉降监测1.隧道沉降监测。（1）盾构隧道。盾构隧道内道床上沉降监测点每隔1。环布设一个，采用顶部呈半球型的不锈钢膨胀螺栓为标志，统一规格，用钻孔机引孔用混凝土填充后打入道床轨枕内，一般布设在轨道中心线上。标志的一头带有十字或对中小圆点，露出道床约5mm。（2）明挖矩形隧道。区间矩形隧道沉降监测点的布设以矩形隧道变形缝间的隧道为单位，每节矩形隧道在侧距变形缝5m处的整体道床线路中心位置各布设一个沉降监测点。如有其他设备设施影响，可实地进行纵横向小范围调整，布点方式与盾构隧道布点方式一致。（二）车站结构沉降监测。车站结构在站台有效距离上下行的1/4、1/2、3/4处分别布沉降监测点，同时在车站与区间分界线5m处各布设2处沉降监测点，即每个车站上下行线各布设5个监测点。（三）隧道与车站交接处差异沉降监测。以车站与区间隧道分界线为准，在车站距其5m、隧道第一环（距分界线约1m）处分别布设1个沉降监测点，通过两点之间变化量