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地铁盾构施工穿越高速铁路车站变形监测技术


1 工程概况
     天津地铁 6 号线工程东北起自大毕庄,南至水上东路,线路全长 31.772km,全线共设 25 座车站,设车辆段一座。本合同段为第 12 合同段,主要包括天泰路站、北运河站 2 座车站以及南口路站~天泰路站~北运河站~北竹林站等 3 个区间隧道盾构工程。本合同段北运河站采用明挖顺做法施工,标准段基坑深度约24.2m,采用1000mm 厚地连墙,深度 42m;端头井基坑深 25.7m,采用 1200mm厚地连墙,深度 45m。车站位于北运河河道转弯处,车站小里程端头井侧墙距离河堤岸最近距离 74m,活塞风井距离河堤岸最近距离约 61m。因此车站围护结构地下连续墙超深、超厚,车站主体结构又距离北运河道较近是本工程第一特点。
2 盾构过程对于铁路车站影响情况探析 
    目前来看,对于地铁盾构穿过铁路车站的监测过程,在我国仍然缺乏相应的标准,同时在国际上也缺少相应可参考的经验。本文结合 12 号合同段具体内容,在对盾构工程进行分析的前提条件下,对于地铁车站变形的监测方案和监测技术进行分析:首先,要对盾构工程对于铁路所造成的影响情况进行分析,并对高速铁路所发生的沉降情况能否符合其运行要求进行研究,同时也要对于桩基的变形情况以及混凝土筏板是否出现变形的情况进行分析,并提出相应的解决措施。其次,要对盾构工程对于铁路附近建筑的影响进行分析,对于建筑变形和建筑沉降的影响情况进行研究,并提出相应的解决措施。最后要对于高速铁路的监测情况提出相应的要求。
3 监测技术研究 
3.1 监测频率及范围分析
    在进行盾构工程的过程当中,应根据现场的实际情况来对于监测频率进行制定,并对于某些异常的情况变化以及较为特殊的工程状况进行监测频率的增加,在必要的情况下应采取跟踪监测的方式来对其进行监测。进行监测时所获得的结果应及时向相关部门进行上报。另外一方面,在盾构工程施工的过程当中,应设立专门的工作人员来对现场进行 24 小时的巡视工作。
3.2 监测精度研究
    在对盾构工程附近建筑变形情况进行测量时,应将中误差来当做监测精度的标准,并把 2 倍的中误差来当做误差的极限值。在本工程项目当中,应结合盾构工程区域中的建筑类型、变形等级以及施工方案来应用相符合的监测精度等级。
3.3 监测标准
    在对高速铁路车站变形的监测过程当中,对于监测控制标准的制定上应建立在进行周边环境调查的前提条件下,根据该环境当中所具备的安全程度和重要程度来对于监测标准进行准确评估和制定,并充分考虑到产权单位的相关要求。本工程的监控标准以设计文件中所要求的内容为准。
3.4 制定预警机制
    对于高速铁路车站变形的监测过程,应覆盖于整个的盾构工程施工过程,并需要按照相关的要求及程序来进行。所得到的监测结果应向各个参与建设的单位进行通报,并对于某些异常情况进行预警。针对异常情况的出现,各个参与建设的单位会通过沟通协商来对于盾构工程施工方式进行调整,确保具备足够的安全性。
3.5 三维自由设站监测
    因为高速铁路车站变形监测区域内环境情况较为复杂,所以在选择监测基准点时通常会选择在较为稳定的位置,且该位置距离监测区域相对较远。由于监测距离较远,导致监测网络设计受到了一定程度的限制,并容易在监测过程中出现误差。通过三维自由设站的监测技术,则可以省略掉设立基准点的过程,在监测网络当中进行自由灵活的设置站点,从而对于整个地铁车站变形监测网络进行完善和优化,大幅度的降低误差的出现及影响。
3.6 自由测站监测精度分析
    自由测站监测技术的主要特点在于可对监测精度进行随时调整和控制,并能够自动的设置站点。通过利用自由测站监测技术,能够根据实际的监测要求,并以监测交汇次数及设站位置为依据,来对于监测过程进行控制,从而符合铁路车站变形的监测要求。因为在监测区域当中通常会存在一定程度的施工干扰情况,在加上施工区域地质情况不具备稳定性,因此应专门设置出科学合理的对应该区域实际情况的平面位移监测网络。在具体的测量过程中,可利用精度非常高的机器人来进行测量过程,可将测量精度控制在 1 毫米以内。
3.7 三维自动化监测
    三维自动化监测系统,通过对于全站仪的驱动来完成对于盾构穿越区域的多次监测,并在监测的过程中,能够对于所有的限差参数进行控制。首先将监测的原始文件通过互联网传送到服务器当中,然后再将其从服务器转移到数据库当中,接着对于数据库中的文件进行平差程序,最终能够计算出监测位置的具体坐标。在得出坐标后,可将其按照实践顺序进行保存,接着三维自动化监测系统会生成报表,通过电脑可对各项数据及报表进行随时的查询。一旦监测结果超过的时限,那么系统将会进行报警。
4 结束语
    在处于运营状态之下的高速铁路中进行盾构工程,在缺乏较为成熟的变形监控标准及规范的前提条件下,在进行盾构工程监测过程中,应首先对盾构工程对于高速铁路所造成的影响进行计算和分析,然后通过与铁路保护措施中的相关标准和内容相结合,来对于变形监测的方式、频率、覆盖范围等方面进行明确,并以此为依据来设计出符合实际情况的合理监测方案。另外,要积极的进行使用三维自动化监测技术和三维自由设站监测技术以及机器人监测等等,通过对于这些监测技术的应用来获得更加充分的实践操作经验,并对其进行相应的推广,从而帮助监测工作能够得到更加高效的开展。
文章来源:中国知网
 

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