地铁运营监测方案

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地铁运营监测方案范文第1篇

关键词：地铁；主体结构；变形监测；

中图分类号：U231+.3文献标识码： A 文章编号：

1 地铁主体结构监测的必要性 1.1地铁结构随地层的隆沉引起变化 地铁建设过程中主体结构的变化主要随地层隆沉而变化。如某地铁工程地处沿海地区，局部有软土层和地震液化层，整体沉降量较大。工程地下段采用明挖或盾构法施工，存在围护结构施工、因降水引起地下水位变化及基坑开挖过程会产生基底土卸载，造成坑底隆沉；主体构筑、覆土回填会重新给基底土施加荷载，造成地基的隆沉；而主体结构竣工后地下水位的变化会对结构产生浮力，减少结构沉降的趋势，浮力过大时会造成结构上浮。地铁工程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。如结构变形和沉降超过允许值，将会对地铁的运营造成影响，甚至会造成运营中断。对结构进行监测，了解变形情况，分析变形原因并采取有效措施，对于预防事故、保证地铁的正常运营是非常重要的。 施工期间除在基坑开挖、主体结构构筑过程中需对地面进行监测外，还要对周边建筑物、地下水位变化进行监测，实践证明这些监测项目都在发生不均匀的沉降变化。

1.2 不同的线路敷设形式存在结构变形差异 地铁工程呈线状分布，分布范围较长，整个工程范围内由于线路敷设形式不同有可能存在着不均匀沉降的问题。一条地铁线一般包含地下线、高架线和地面线等不同的线路敷没形式，如图1所示。地下结构有采用盾构施工的圆形隧道、明挖施工的矩形结构及暗挖施工的马蹄形结构，高架部分有连续梁、简支梁、钢混结合梁等不同的结构形式，地面线路基部分有填土、挖方等情况，不同结构形式变形复杂，各分体结构存在差异变形，需要及时了解全线各部位特别是衔接处的变形情况。

图1 地下隧道线路形式示意图

1.3 既有线与新建工程存在结构变形差异 个别地铁项目存在既有线改造的情况，随着城市规模和经济水平的快速发展，早期建设的地铁已经不能满足现代生活的需要，需要从规模和标准上进行改造。改建工程要充分利用了既有段区间结构，只对车站进行拆除、改建，每个改建站两端均与新结构体衔接，衔接处均存在着新旧结构间的差异沉降问题。差异沉降量势必影响到结构的稳定，甚至会影响到地铁线路的正常运营。因此，需在运营期间对地铁结构、轨道结构等进行变形监测，及时准确地了解结构变化 趋势，针对变形情况采取必要的补救措施，以保证地铁正常运营。在建的新规划地铁利用一段既有人防工程，在建设中也应再视变形监测。 1.4 地铁运营会诱发结构变形 地铁运营时反复的振动和曲线上未平衡的离心力等的作用都可能诱发区间隧道洞体的形变和隧道周围土体性质的变化，因此也是地铁运营监测的重要原因。 1.5地铁周边环境的改变也会造成结构变形 地铁所经过的沿线多是城市繁华地带，一些高层商务楼宇正在或即将施工建设，这些距地铁较近的建筑物在施工期间极易引起地铁结构的变形。为此，在周围工程开工前，对地铁制定适宜的监测方案，伴随周边工程的建设，对地铁进行变形全程监测也是十分必要的。 2 地铁主体结构监测工作重点 2.1通过监测随时掌握地铁结构变形全貌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，确保工程的可靠度。地下结构和高架桥结构形式不同引起的变形也不尽相同，通过监测可验证沉降变形理论的正确性和可靠性，了解结构实际受力状态，判断结构的安全承载能力和使用条件。通过监测系统收集各种技术数据，建立数据库，以便更好地随时掌握结构变形全貌，及时发现变形现状及发展趋势，并采取处理措施预案。

2.2重视积累监测资料，提供病害治理可靠依据随着城市的不断发展，地铁等轨道交通建设规模必然不断扩大，并将成为城市公共交通的重要支柱。城轨交通的安全运营已成为城市窗口形象，通过对地铁主体结构监测，收集监测数据、记录整治方案，系统地整理、积累资料，及时掌握现有建成地铁工程运营变形情况。通过对主体结构进行监测，及时准确掌握现有建成地铁工程的运营变形情况，不断总结相关经验教训，为病害治理提供可靠依据，也可供今后相关工程设计、施工、运营维护时借鉴。 2.3 重点监测位置根据理论分析和以往的经验，一般对地铁的以下主体部分进行重点监测，掌握重点位置的结构变形情况：(1)车站与区间衔接处的差异沉降；(2)地铁穿越河流、不良地质地段的隧道区段的特殊沉降；(3)既有隧道与新建隧道衔接处的差异沉降；(4)区间联络通道附近衔接处的差异沉降；(5)地铁沿线有高大建筑或工程正在施工的地段对隧道的影响；(6)本线与后建设的地铁线路交叉点附近地段对本线隧道的影响；(7)高架桥地段的墩台沉降、梁体的挠曲变形；(8)隧道、高架桥与路基的过渡段的差异沉降；(9)地铁穿越国家既有铁路对隧道的影响。 2.4地层沉降理论的支持和分析 对于地铁建设时和运营后主体结构的地层沉降，一般采用现在通用的理论，如派克法、有限元法和派克修正公式对地表沉降量进行估算。派克(Peck)法是假定地层损失在隧道长度上均匀分布，地面沉降在垂直隧道方向上正态分布。对隧道上方地表沉降槽横向分布的地面沉降量提出估算公式。计算结果应根据工程的具体地质情况和土质特征，一般要对估算公式进行修正，并通过监测得到验证。 2.5对重要建筑物的地基变形计算依托的理论依据对于地铁附属的重要建筑物和周围紧邻的高大建筑物的建设对地铁主体结构的影响，首先要掌握建筑物荷载在地基土层中引起的应力变化，其次必须掌握地基土层的分布情况及其应力一应变关系特征，由此可预先计算出将发生的变形值。

对建筑物而言，在一般情况下最主要的是地基的竖向压缩变形，表现为建筑物基础的沉降。因此，地基变形计算通常即指基础沉降计算。

自地铁开始施工之日起，对地铁保护区范围内的新建建筑物，就要进行监测，直至评定其已经稳定，或变形值和变形速率在正常值范围内。一方面要对建筑物基坑围护结构的变形进行监测，同时对临近建筑物地段的地铁结构重点加强监测。根据工程情况和变形情况，采取适当的监测方案，必要时采取现场设置探头和传感器，用光缆传输数据，远程适时监测。

结束语综上所述，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，根据变形监测情况，及时提出整治方案，以保障城轨的运营安全。

参考文献：

[1]夏才初，潘国荣，等．土木工程监测技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，2001

[2]陈希哲．土力学地基基础[M]．北京：清华大学出版社，2007

地铁运营监测方案范文第2篇

关键词：地铁;杂散电流;监测系统

Abstract: The establishment of stray current monitoring system of economic, reasonable, efficient is very important for the entire metro stray current corrosion protection strategy. Combined with the practical experience of domestic subway construction, on the stray current monitoring system are briefly analyzed, the stray current monitoring system scheme, stray current data transmission channel, stray current testing technology for terminal selection important were compared and selected demonstration, research conclusion has reference significance to the design and construction of similar engineering.

Key words: metro; stray current; monitoring system

中图分类号：TN931.3文献标识码：A文章编号：

1概述

地铁牵引供电系统大多采用直流制式供电、走行钢轨回流方式。由于走行钢轨很难实现对地完全绝缘，因此不可避免的会产生电流泄漏，从而形成杂散电流。如果泄漏的杂散电流不能得到有效的监测和治理，将会对地铁工程周围的金属管线和金属构件造成腐蚀，给周围的市政管网等基础设施带来安全隐患。目前，国内地铁建设主要按照“以防为主、以排为辅、防排结合、加强监测”的思路对杂散电流进行防护和治理，如何经济、合理、有效的建立杂散电流监测系统，对整个地铁杂散电流腐蚀防护乃至整个地铁系统的长期安全运行具有十分重要的现实意义。

2杂散电流监测系统主要工程方案研究

2.1 杂散电流监测系统构成方案

地铁杂散电流监测系统方案可分为分散式监测系统和集中式监测系统两种方案。

1）方案一：分散式杂散电流监测系统

分散式杂散电流监测系统由参比电极、整体道床结构钢筋测试端子、隧道结构钢筋测试端子、接线盒、通信电缆、杂散电流测试端子箱、微机综合测试装置等构成。微机综合测试装置包括便携式计算机、信号转换箱、A/D转换板、打印机和各设备之间的连接线。信号转换箱和A/D转换板合成集中于一箱内，作为数据采集箱。

监测系统采用小分区监测方式，在每座车站变电所的控制室或检修室内安装1台杂散电流测试端子箱，将该车站和车站两端附近区段的测试端子、参比电极端子接至接线盒，再由统一的测试电缆引至车站变电所内的杂散电流测试端子箱，通过移动式微机综合测试装置与变电所内测试端子箱连接，对各测试点的参比电极电位和测试端子电位进行测量、存储，通过计算机将这些数据进行处理形成各测试点的电位-时间曲线显示在显示屏上，各项测量和处理数据也可输出打印。

2）方案二：集中式杂散电流监测系统

集中式杂散电流监测系统由参比电极、整体道床结构钢筋测试端子、隧道结构钢筋测试端子、智能传感器、通信电缆、杂散电流监测装置和杂散电流微机综合管理系统等构成。

在每个测试点，将参比电极端子、整体道床结构钢筋测试端子、隧道结构钢筋测试端子和钢轨连接至智能传感器，分别将该车站和车站两端附近区段内的上、下行线路的智能传感器通过通信电缆连接到车站变电所内的杂散电流监测装置，再通过数据传输通道将相关数据传送至设置在供电车间的杂散电流微机综合管理系统，形成全线联通的监测系统。

智能传感器完成对参比电极、结构钢筋、走行轨的电位监测，并将测量的模拟信号转换为数字信号。杂散电流监测装置完成对区段内上、下行线路的所有智能传感器的信息收集，并将所收集的信息通过数据传输通道实时传送到杂散电流微机综合管理系统。杂散电流微机综合管理系统由计算机、管理软件、打印机和UPS电源等组成，具有实时在线数据采集、存储、显示、查询和输出打印、自动报警等功能。

3）方案比选及结论

早期的地铁工程多采用分散式监测系统，采用携带仪表现场布线测量的方法，测量结果有一定的随机性，也不能反映整个地铁线路杂散电流长期分布情况，目前这种监测方式仍然适用于车辆段、试车线等监测范围较小、对杂散电流监测功能相对要求较低的场合。随着电子技术、通信技术和网络技术的发展，杂散电流监测技术得到了很大提高，近期建设的地铁工程一般采用集中式监测系统。分散式监测系统和集中式监测系统方案技术经济比较见表2-01。

监测系统方案技术经济比较表表2-01

通过以上比较可以看出，虽然集中式监测系统较分散式监测系统投资稍高，但是其技术水平显然大大高于后者，不但为运营提供了很大方便，而且有利于及时发现回流系统异常情况，保证系统的安全运行，因此，建议地铁正线线路采用集中式杂散电流监测系统。

2.2集中式杂散电流监测系统数据通道设置方案

集中式杂散电流监测系统数据通道设置方案有利用电力监控数据通道传输数据和设置独立数据通道传输数据两种方案。

1）方案一：利用电力监控系统数据通道

各变电所的杂散电流监测系统接入其对应的变电所综合自动化系统，利用电力监控系统的数据传输通道和相关的规约转换进行杂散电流的数据传输，并最终通过电力监控系统控制中心将数据转发至供电车间内的杂散电流监测后台管理系统计算机。

2）方案二：设置独立的数据传输通道

通过向综合监控系统申请独立的杂散电流监测系统数据传输通道，各变电所的杂散电流监测系统直接接入该通道，数据不再通过电力监控系统的控制中心设备及变电所综合自动化系统的相关设备进行传输，其通信协议无需转换，直接接入杂散电流监测后台管理系统计算机。

地铁运营监测方案范文第3篇

关键词：地铁换乘站既有线保护措施

中图分类号：U231文献标识码： A

一、前言

国外一些发达国家城市地铁换乘站的施工已经非常成熟。如英国、日本等国家针对此类问题已经形成了规范化指南，对施工时应引起注意的影响范围和需采取的措施规定了严格的划分标准并制定了相应对策。我国对地铁换乘站施工技术的研究起步较晚，随着进入21世纪，我国城市地铁正如火如荼地在各大城市兴建。但是因为对新建线路施工给既有线造成影响的认识还处于初步阶段，以致出现一个突出的问题，即如何在保证既有线路正常运营的前提下进行换乘车站结构的施工，以便为既有和新建地铁线的衔接创造便利条件，并且最主要的是确保既有线的运营安全。本文通过对天津地铁3号线与5号线换乘站张兴庄站工程中换乘结点施工工艺的研究，摸索出一些经验，为地铁换乘车站的建设提供参考。

二、工艺原理

换乘节点施工技术难点主要是对既有线的保护措施的有效实施，确保既有线变形、沉降量在设计要求范围内，确保既有线运行安全。通过对换乘节点施工各个过程的动态监控，根据本站所处的现场实际环境，制定一整套的有针对性的既有线保护措施，通过对既有线以及换乘节点自身监测数据的及时整理、分析，总结出影响换乘节点以及既有线运行安全的主要因素，并规避之，确保换乘节点车站自身结构以及既有运营车站变形控制满足设计及规范要求。

三、适用范围

换乘站节点施工对既有线的影响及保护措施施工工艺研究适用于地铁工程中换乘站施工，可应用于施工单位承建的地下工程以及类似其他土建工程中。随着天津地区、乃至全国范围的经济快速发展，建筑市场日益繁荣，今后此类工程还将不断出现。

四、工程概况

1、5号线张兴庄站概况

天津地铁5号线张兴庄位于北辰区宜兴埠镇下卫道1号，既有铁路北环线与规划均富路交口处，与3号线张兴庄站采用“T”型换乘。5号线张兴庄站为地下三层岛式站台车站。车站长度148.05m。标准段基坑深23m，盾构井段基坑深24.7m。如下图所示，5号线车站设有4个出入口及2个风道，其中1号、4号2个出入口与3号线共用。

2、3号线概况

地铁3号线张兴庄站位于宜白大道南侧，北环铁路北侧，车站长度181.65米。车站与北环铁路基本平行，地铁箱体外边线距北环铁路护坡底边约4.0米～6.0米，距铁路路基中心线约19.2米～21.2米。车站主体采用两柱三跨框架结构。除换乘节点为地下三层结构外，其它部位为地下二层。目前3号线已正式运营。

五、换乘节点处设计方案研究

（一）3号线车站换乘节点设计方案

1）目前3号线车站换乘节点的土建施工已全部完成。

2）换乘节点为局部地下三层钢筋混凝土框架结构

3）为保证3号线结构的整体性，减少5号线基坑开挖对既有3号线的影响，换乘节点负一、负二层与负三层交接处未设置变形缝，而设置了后浇带（后变更为诱导缝）。

4）3号线与5号线交接处设置变形缝。

5）3号线与5号线交接处，在变形缝内侧设施临时封堵墙，临时封堵墙采用钢筋混凝土结构，墙厚700mm，在5号线主体结构施工过程中以及附属结构施工过程中拆除。施工5号线结构时须凿除3号线换乘节点变形缝侧地连墙，破除时采用人工空压机破除方法。

3号线张兴庄站换乘节点负一、负二层结构平面图

3号线张兴庄站换乘节点负三层结构平面图

3号线张兴庄站换乘节点结构纵断面图

六、保护措施

针对5号线张兴庄站施工可能对3号线运营产生影响的因素以及5号线施工过程中与运营3号线有冲突的情况一一进行分析，并制定相应有效的保护措施。

1、在5号线施工过程中，全程对3号线结构、轨顶、北环铁路等部位进行监测，根据施工部位不同、风险情况不同调整监测频率，出现异常情况，暂停部位施工，会同相关各方开会分析原因，并采取有效的控制措施后方可恢复施工。

2、车站主体结构施工过程中，谨慎处理与3号线换乘节点变形缝，应严格按照变形缝处处理做法的施工方案执行，并保证变形缝结构处理以及防水做法的施工质量，确保变形缝处结构安全以及避免因变形缝处渗漏水导致的结构沉降，危及5号线结构以及3号线运营安全。

3、3、5号线换乘节点变形缝处有1000mm地下连续墙、700mm厚临时封堵墙（见3号线换乘节点结构平面图）、250mm厚砌块墙(与临时封堵墙呈三角形布置)，在5号线车站土方开挖以及支护结构施工过程中，地连墙已经从上至下全部破除完成。在5号线结构施工过程中，由于变形缝结构做法以及通视施工需要，对临时封堵墙进行自下而上的破除。

临时封堵墙破除过程中，施工作业点与3号线最近，因此应加强3号线的结构监测，派专人在临时封堵墙破除过程中，对轨行区砌块墙的外观进行巡视，如因震动引起砌块墙体裂缝、变形等情况，应立即停止施工，与运行部门请点对砌块墙进行加固处理后方可恢复施工。

4、5号线1、4号线出入口与3号线B、E出入口共用，形成集散大厅。1号出入口与3号线单层接、4号出入口与3号线双层接。4号出入口围护结构为地连墙、1号出入口围护结构为SMW工法桩，附属结构冷缝采用高压旋喷桩进行止水加固。5号线附属结构基坑支护结构采用钢支撑。因此应确保5号线附属结构围护结构工法桩、地连墙施工质量，尤其是地连墙接缝处、附属结构与主体结构交接冷缝处高压旋喷桩的施工质量，避免附属结构土方开挖过程中由于结构质量缺失导致渗漏水，危及3号线运营安全。附属结构土方开挖过程中，应严格遵循“按需降水、分层开挖、及时支撑限时完成”的原则，在开挖过程中应加强对3号线结构的监测。另外，在集散大厅结构施工过程中，需凿除3号线B、E号出入口装修墙砖、结构侧墙以及3号线出入口围护结构，我方将与运营部门积极协商，设置临时围挡、采取有效的降尘措施，破除时间选择在夜间进行，避免因粉尘、噪音影响3号线运行。集散大厅施工涉及与运营部门协调施工、导行问题。

七、监测方案

1、监测目的

（1）、检验设计所拟定的土体或围岩的假设条件和计算参数合理否，以便有针对性地修正设计参数，变更施工方法和优化施工工艺，做到动态设计、信息化施工；

（2）、通过对基坑工程监测项目的观测，以及监测数据的分析处理与计算，进行预测和反馈，决定是否需要对支护结构、3号线既有结构及北环铁路采取保护或加固措施，以确保支护结构或3号线及铁路运营环境的安全；

图中监测点编号代表如下：

SGC――轨道结构（道床）竖向位移

GDX――轨道静态几何形位（轨距、轨向、高低、水平）

JGK――变形缝差异沉降、开合度（底板、中板、顶板)

（3）、通过检测量测收集数据，为天津地铁或类似工程设计、施工及相关规程的制订积累经验。

2、监测内容

本标段基坑开挖面积大、开挖深度比较深，施工周期长，对周边环境的保护要求较高。根据围护结构特点、施工方法、场地工程地质及环境条件，针对本工程的中间柱沉降、围护结构、3号线既有结构及北环铁路应作为重点监测及时发现隐患，并根据监测成果相应地及时调整施工速率及采取相应的措施。对3号线及北环铁路和基坑本体作重点监测。

⑴ 基坑围护结构的形变及支护系统的受力情况。

⑵ 基坑周边3号线既有结构及北环铁路运营。

3、监测频率

对于既有结构3号线的监测频率，应按照运营公司要求以及运营期间监测施工的请点情况而定。

4、监测报警值

轨道结构（道床）竖向位移――累计值达+7~-7mm

轨道静态几何形位――累计值达+7~-7mm，两轨高差3mm

变形缝差异沉降、开合度――绝对值累计达20mm

八、效益分析

在换乘节点的建设中所面临的技术疑难是地铁建设过程中所必须解决的新的课题，在换乘车站的施工技术上也没有可以直接照搬的成熟的施工经验，一定程度上只能靠在实际施工过程中不断的分析、总结和归纳。因此对于地铁3号线与5号线换乘站张兴庄站的建设来说，工程典型、研究意义重大。通过换乘站节点施工对既有线的保护措施的研究和总结，不但可以对现行的施工技术进行指导，减少施工风险。更能为今后换乘节点的设计和施工积累技术储备，保证地铁建设和地铁运营安全、可靠。

九、参考文献

《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99

《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99；

《建筑施工高处作业安全技术规程》JGJ80-91；

《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97

《工程测量规范》GB50026-93

地铁运营监测方案范文第4篇

关键词：浅埋暗挖隧道监测方法沉降

U455.4

1 引言

监控量测及信息反馈技术是现代隧道施工方法的重要组成部分,是监控围岩与结构稳定性的重要手段。在复杂多变的地层中实施某一工法时,或在同一地层中实施不同施工措施时,都将面临对实施效果的正确评价,经验固然是类比和参照的有效手段,但无法在定量控制工序环节时提供及时有效的方案。因而利用监测所获得的信息,进行信息反馈,分析施工效果,并据此调整施工方法,是动态的信息化设计、施工的重要工作内容。

2 工程概况

北京市昌平区回龙观镇科协家园小区位于昌平区回龙观镇黄土北店村，西临八达岭高速路东辅路，东临黄土南店西路，北侧为东北环铁路和北京地铁13号线。其中经八达岭高速路东辅路和黄土南店西路均可穿越铁路，但绕行距离太远，为配合小区的建设和开发，方便小区居民的出行，规划在科协家园小区北侧建设一座人行地道穿越东北环线铁路及城市铁路，人行地道只用于通行行人和非机动车辆。

拟建中的人行地道位于回龙观医院西路西侧75m处，与东北环铁路斜交，交角为86°，相交处铁路里程为东北环线K60+563m，轻轨里程K17+550m。该处既有铁路四股线，自南向北依次为联络线、东北环线及两条城铁线路，均为直线，50kg/m轨，钢筋混凝土轨枕。其中国铁为普通线路、电气化铁路；城铁为无缝线路、地上第三轨供电。在国铁和城铁之间预留东北环线复线位置，与既有东北环线相距5m。该处为高填土路基，路基高约4-5m。人行地道下穿铁路段呈南北走向，全长76.4m，为圆拱直墙结构隧道净宽2.5m，净高2.75m，隧道最大埋深7m，坡度为平坡。施工竖井设在铁路两侧，竖井一衬净空尺寸为4.5×4.5米。

3 工程地质

从地质钻探报告得知，本工程地层隧道顶部覆盖2.5～5.0m的粉质粘土层，最上部为2.0m厚的素填土。隧道底部以下3m仍为粉质粘土，隧道整个洞室处于粉质粘土层。第一层地下水为上层滞水，水位标高42.0m～42.91m；第二层地下水为潜水，静止水位标高为32.51m～33.44m。隧道处于潜水面以上1.8m～2.5m左右，地下水位对洞室施工影响较小。

4 隧道施工方法

隧道采用浅埋暗挖工法施工，初衬开挖时分上下台阶并预留核心土，开挖步距为50cm。结构采用复合式衬砌，初衬为C25喷射混凝土，二衬为C30p8模注混凝土，中间设1.2mm厚EVA防水卷材。

施工始终贯彻暗挖隧道“十八”字方针：管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤量测的原则。

5 施工监测措施

5.1 监测目的

（1）掌握施工过程中围岩及支护结构的受力状态,确保施工的安全；

（2）为变更设计和调整支护参数提供参考依据；

（3）与理论计算结果相比较,完善计算理论,为以后类似工程积累数据。

5.2 监测项目

根据工程特点,以变形监测为主。主要监测项目有：

(1)洞内监测：

①洞内拱顶下沉监测，仪器：精密水准仪,铟钢尺，频率：1次/天

②洞内水平收敛监测，仪器：坑道收敛计，频率：1次/天

③洞内底板隆起监测，仪器：精密水准仪,铟钢尺，频率：1次/天

(2)洞外监测：

① 路基沉降监测：

在线路外侧设置固定监测站，本工程采用遥测静力水准装置实现自动化观测。

仪器设备：采用遥测静力水准装置，本次观测采用控制测量单元装置1套，静力水准测量仪16套、GPRS通讯系统2套、通讯电缆、电源线若干。

测点布置：横向位置位于线路量测的路肩上，纵向位置的中心观测点设在铁路线路和隧道中心线相交处，以此为中心向两侧各布3个观测点。城铁段共16点（含2个基准点）。测点布置如图1所示。

测点布置及保护注意事项：测点布置应尽量在同一水平面上，预埋件的螺栓位置准确，安装牢固，混凝土密实，和基底耦合。为了在震动后液面很快稳定，需要将轨道两侧的容器用专用柔管连接在一起，该位置可以根据现场的实际情况选定。

观测频率：可根据业主、监理的要求不间断观测，也可以按照隧道施工划分为隧道初期支护、隧道二次衬砌、隧道施工结束后的城铁正常运营三个阶段进行观测。

隧道初期支护施工期间：动态自动监测，并自动报警。设预警值为累计沉降量达到10mm，或连续两次的观测的变形速率大于1.5mm/d。测试间隔1次/h，全天24小时观测。

隧道二次衬砌施工期间：可以根据实测的数据的变化速率对观测周期进行调整，连续一周的变化量小于2mm，可减为2次/周甚至1次/周。

隧道施工完毕城铁正常运营期间：继续观测1-2周，如变化量不持续增加，停止观测。

② 钢轨垂直位移的监测：

为了确保线路运营安全，在列车停运后，拟采用精密水准仪对钢轨进行垂直位移观测。

仪器设备：数字精密水准仪一台（精度0.3mm/km），条码铟钢尺一把。

测点布置：沿轨道布设，点位置同路肩测点，即要在隧道中心线与轨道相交位置处、两侧距隧道中心线0.5B，1B,2B位置设置观测点。每条轨道7点，四条轨道共28点。

观测频率：隧道初期支护施工期间，拟根据开挖工作面距测量断面的距离确定监测频率。遇变化不均匀或变化速率加大，应增加观测频率。

二次衬砌施工期间，可以根据实测的数据的变化速率对观测周期进行调整，连续一周的变化量小于2mm，可减为1次/周。

隧道施工完毕城铁正常运营期间：继续观测1-2周，如变化量不持续增加，停止观测。

③ 钢轨爬行的观测：

仪器设备：全站仪一台，轨道爬行检测尺4个。

测点布置：在城铁两侧施工影响范围以外各30m处设一爬行观测点，利用全站议观测钢轨的爬行位移情况。

观测频率：隧道施工期间1次/天。施工结束后若无特别要求，即停止观测。

④ 路基护坡沉降监测

为确保线路运营安全，在列车停运后，拟采用数字精密水准对路基护坡进行沉降监测。

仪器设备：数字精密水准仪一台，条码铟钢尺一把。

测点布置：沿护坡布设，4个观测点位置设于北侧坡脚。

观测频率：隧道施工期间1次/天。施工结束后若无特别要求，即停止观测。

6 监测数据分析

6.1 南侧路肩沉降

南侧路肩测线时间―沉降曲线图如图2：

由图2沉降时间曲线图可以看出南侧路肩沉降变化较平缓，最大点沉降量为-1.72mm。据洞中开挖显示，地质情况良好，施工安全、有序。

6.2 北侧路肩沉降

北侧路肩测线时间―沉降曲线图如图3：

由图3沉降时间曲线图可以看出北侧路肩沉降变化较南侧大，主要在2月1日至2月4日开挖中，土质发生突变，影响了洞中开挖，降低了开挖速度，显示洞外沉降量增大，最大点沉降量为-5.63mm。

7施工体会

（1）隧道施工监测是一项繁琐而细致的工作,施工能否在安全的前提下顺利进行,施工监测起到了很重要的作用。

（2）在既有铁路及城铁下通过隧道，根据施工监测的数据能够为运营管理及线路维护部门提供可靠的资料，充分保证线路安全。

（3）我国城市地铁方兴未艾,针对施工隧道对既有国铁和城铁运营的影响还处于探索阶段，本项目以实际施工监测数据对隧道施工影响线路情况进行了实践，为我们今后从事类似工程取得了一些经验。

参考文献

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地铁运营监测方案范文第5篇

关键词：地铁隧道；桩基托换；下穿；沉降变形；数值仿真；

中图分类号：TU 443文献标识码：A

1 前言

随着城市轨道交通建设规模地不断扩大，新建隧道近距离穿越既有结构物的情况越来越多[1-2]。如北京地铁10号线下穿国贸立交桥桩基，最小近距2.41m；北京地铁线下穿玉蜓桥桩基；天津地铁3号线盾构隧道近距离穿越铁东路立交桥桩基，其最小近距仅1.35m。隧道穿越桥梁桩基时，不可避免的扰动周围土体。地层应力及变形传递到既有桩基，引起桩基承载力的损失，导致上部结构发生不均匀沉降，影响既有桥梁的安全使用，严重时可导致结构出现失稳破坏。同时，上部桥梁结构自重和荷载，会加大桩基的变位，并影响着桩身的变位模式及内力变化规律。隧道开挖引起洞周收敛，造成的土体水平位移，使得桩基表现为偏向隧道的倾斜或弯曲，影响桩身截面强度。隧道施工过程中需要同时保证新建隧道的安全和既有结构物的稳定，尤其是对于隧道下穿既有桥梁这一问题更加突入，施工不慎甚至可能造成桥梁垮塌、车毁人亡的严重后果。所以地铁开挖对桩的影响越来越引起专家学者以及工程技术人员的高度重视。目前相关技术人员与学者针对这一问题开展了多方面的研究：吴波[3]采用流固耦合分析，针对北京地铁5号线隧道过河过桥段研究了降水对桥基的影响，并对隧道加固方案进行了比选；[4]等结合北京轨道交通机场线盾构法穿越三元桥的实际工况，提出了针对北京地区典型地质条件下的沉降控制措施；李奎[5]采用三维数值模拟方法，对北京地铁5号线过河过桥隧道施工可能采用的4种超前支护方案进行了分析。目前，工程界有关近接施工沉降控制方面的研究较多，控制技术也日渐成熟，但针对新建地铁工程对运营桥梁桩基进行托换加固的影响研究相对较少。本文结合大连市新建地铁工程施工下穿魏台河桥的影响及控制技术进行了分析探讨。

2 工程概况

大连地铁2号线马栏广场～湾家区间施工过程中需穿越魏台河桥。魏台河桥为四跨间距15m的简支板梁结构，上部结构为空心板梁，桥梁各跨支座为三跨连续盖梁，截面为1.4mx1.2m，每道盖梁下横向设置四根1.2m直径桥柱及柱下直径1.7m单桩承载，桩基插入中风化石英岩约6m。

下穿段均为单洞单线断面，该段魏台桥桥桩桩底离左线隧道拱顶净距3.713m、离右线隧道拱顶净距0.437m。新建隧道线路与既有魏台河桥相对位置关系如图1及图2所示。

图1 区间隧道与桥基桩平面位置关系图(单位: mm)

Fig.1Sketch of plane relationship about bridge and tunnel (mm)

图2区间隧道与桥基桩立面图(单位: mm)

Fig.2 Elevation view about pile foundation of running

tunnel and bridges(mm)

区间隧道埋深15～17m，区间沿线原始地貌为剥蚀残丘、马栏河阶地，地势起伏较大，地面高程22.03～30.24m。下穿区段正洞主要穿越中风化石英岩、中风化板岩、中风化石英岩夹板岩地层，局部隧道拱顶位于卵石与中风化岩层交界面。地下水类型主要是土层孔隙水及基岩裂隙水，土层孔隙水主要赋存在素填土层中，基岩裂隙水主要赋存于强风化及中风化板岩中。

3 风险分析与桩基托换措施

由于隧道施工期间，魏台桥桥面车辆正常行驶，桥梁各道盖梁桩间差异沉降控制较为严格，为确保隧道穿桥期间的桥梁结构自身安全以及隧道开挖的安全，考虑对该桥的第2~5排桩进行承载力托换，基本思路为在影响隧道开挖盖梁下各桩顶部位设置3mx2m基础梁，下设托换桩，如图3所示。通过增加抗剪措施使桥桩与托换基础梁紧接并协同工作。同时对区间隧道下穿过程中隧道拱部设置超前小导管，对隧道拱顶以上岩体进行预加固，下穿桥桩段隧道支护参数适当加强，初支厚度调整为300mm，格栅间距调整为500mm。

图3加固示意图

Fig.3Reinforcement schemes

4 沉降变形计算

隧道开挖对桥梁桩基产生影响，为了保证上部结构的安全，对桩基采取托换加固的方法，选取第三排桩，采用MIDAS/GTS有限元软件，对隧道的开挖过程进行仿真模拟。根据隧道与桥梁桩基的相对位置关系，考虑隧道开挖的影响范围及“边界效应”[6-8]，建立60 m×40 m的二维数值模型，土体采用平面应变单元模拟，桥面板、桩基、衬砌采用梁单元模拟，共有4524个单元，4302个节点，如图4所示。

图4数值计算模型

Fig.4Numerical calculation model

桥梁荷载等效为桥面均布荷载，取为20kPa。土体两侧竖直边界约束水平位移，底部约束水平和竖向位移。土体均采用Mohr Coulomb模型模拟，岩体、衬砌、桥面板和桩基采用线弹性模型模拟。计算时，先平衡土体的自重应力，得到初始应力场，然后模拟隧道的开挖和支护过程。各材料参数见表1、2。

表1岩土计算参数

Table 1 Calculated parameters of soil and rock

岩土

名称 H

（m） E

（MPa） μ c

（kPa） φ

（o） γ

（kN/m3）

素填土 2.8 285 0.2 500 34 22

中风化石英岩 1.5 300 0.25 490 42.7 27.2

中风化板岩 35.7 800 0.3 347 42.3 26.9

表2结构单元和实体单元参数

Table 2 Parameters of structural elements and solid dements

名称 桩径或厚度

（m） E

（GPa） μ γ

（kN/m3）

桥面板 1.2 30 0.3 25

桥墩 1.2 30 0.3 25

桥桩 1.7 30 0.3 25

托换梁 2 30 0.27 25

托换桩基 1.8 30 0.3 25

二衬 0.35 28 0.27 25

5数值计算结果分析

分析当隧道开挖过程中不进行桩基托换、仅设托换梁及设置托换梁和加固柱三种工况条件下桥面板竖向位移、桥桩桩底轴力及衬砌受力情况。

5.1桥面板竖向位移及差异沉降

隧道的开挖，引起地层的损失，这样延伸到地表，表现为地表沉降，导致桥面产生竖向位移并引起桥面的差异沉降，进而影响桥梁上部结构安全。本文通过对比三种不同的工况的数值模拟结果，分析采用桩基托换加固措施对桥面板竖向位移及差异沉降的影响。

当不采取任何加固措施时，桥面板竖向变形发生在最右侧，最大竖向位移为9.5mm，左侧竖向位移为5.0mm，差异沉降值为4.5mm；仅有托换基础梁时桥面板右侧最大竖向位移为5.4mm，左侧竖向位移为3.4mm，差异沉降值为2.0mm；同时采取托换基础梁及加固柱工况桥面板右侧最大竖向位移为2.7mm，左侧竖向位移为1.3mm，差异沉降值为1.4mm；有托换基础梁及托换桩桥面板竖向位移云图如图5所示。

图5工况三有托换基础梁及托换桩桥面板竖向位移云图

Fig.5 condition three underpinning beams and piles underpinning

Vertical displacement contour of deckof the bridge

图6三种工况桥面板竖向位移

Fig.6Three conditionsthe vertical displacement contour of deck of the bridge

经分析可知，右侧隧道拱顶上方桥桩距离隧道较近，易发生较大变形甚至破坏，由于受到桩基和托换基础梁的影响，地表及桥面板变形受到了限制，采取桩基托换加固措施时桥面板沉降比没有桩基托换加固措施的相应位移小。在桩端阻力的约束下，减少了桥面板的变形。

同时，允许的桥面板竖向最大位移为5mm，差异沉降为2mm，可以看到未采取任何加固措施时，桥面板结构变形超过允许范围，即桥梁结构处于较危险情况，需要采取加固措施防止结构变形过大影响桥梁结构安全及运营安全。根据以上分析，采取托换基础梁及加固桩措施所计算数值均在容许范围之内，能够有效保障桥梁结构安全。

5.2桩底轴力

由于离隧道最近的一根桥桩距离右线拱顶仅0.437m，桥梁上部荷载传递到桩底存在引起隧道开挖拱顶坍塌破坏的风险，因此计算分析三种不同工况条件下离隧道最近的一根桥桩桩底轴力，当不采取任何加固措施时，离隧道最近的一根桥桩桩底轴力为639.7kN；仅有托换基础梁时离隧道最近的一根桥桩桩底轴力为252.5kN；同时采取托换基础梁及加固柱工况离隧道最近的一根桥桩桩底轴力为103.2kN；如图7所示。

图7工况三有托换基础梁及托换桩桥桩轴力云图

Fig.7 Axial stress contour of bridge piles

当不采取任何加固措施时，上部桥梁自重及车辆荷载传递到桥桩底部轴力较大，而采取托换基础梁及托换桩能有效减小传递到桩底的和荷载，桩底轴力降低了84%，从而减小了桥梁上部荷载对隧道开挖过程的影响。可见托换基础梁及托换桩承担了桥梁大部分荷载，从而保障了隧道下穿桥桩施工安全。

5.3衬砌结构应力

计算分析三种不同工况条件下衬砌所受最大轴应力情况，当不采取任何加固措施时，衬砌最大轴应力为6.9MPa；仅有托换基础梁时衬砌最大轴应力为6.5MPa；同时采取托换基础梁及加固柱工况衬砌最大轴应力为5.7MPa；如图8所示。

图8工况三有托换基础梁及托换桩衬砌最大轴应力5.7MPa

Fig.8 Axial stress contour of Tunnel lining

从上面分析得到的结果可见，隧道开挖过程中引起围岩应力变化，采取托换基础梁及托换桩能有效减小隧道衬砌结构上的轴应力，衬砌最大轴应力降低了17.4%，可见托换基础梁及托换桩有效降低衬砌结构的受力，保障了隧道施工过程安全及运营安全。

6结论及建议

该下穿工程采用托换基础梁加托换桩的工程处理措施后，对施工过程中桥面进行了监测桥面垂向位移监测最大值为3.72 mm。而桩基托换的模型进行计算得出的桥面垂向位移最大值分别为2.7mm。实测表明，施工过程中的各项监测数值均在安全范围之内，采取的托换基础梁及托换桩措施有效保证了地铁隧道安全顺利穿过运营的魏台桥。同时托换基础梁和托换桩也对后期运营的地铁结构起到保护作用。

建议：(1)在隧道穿越桥梁的过程中，应加强监控量测，应编制完整的监测方案，给出监控控制指标，并宜引入第三方监测单位；

(2)在编制隧道穿越桥区的施工组织中，应增加应急预案的内容，考虑设置桥梁竖向支顶的临时应急措施。

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