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地铁隧道结构变形监测

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成果主要完成人

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项目概况

结构变形、沉降监测就是利用专用的仪器和方法对变形结构体的变形现状进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下,变形体的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。

变形、沉降监测的首要目的是要掌握结构物的实际性状,科学、准确、及时的分析和预报结构物的变形状况,对结构物的运营管理极为重要。变形、沉降监测涉及工程测量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机科学等诸多学科的知识,它是一项跨学科的研究,并正向边缘学科的方向发展。其目的主要包括:(1)分析和评价结构物的安全状态,保障运营安全; (2)验证参数设计; (3)反馈设计施工质量;(4)研究正常的变形规律和预报变形的方法。

结构变形、沉降监测工作的意义主要表现在两个方面:首先是掌握变形体的稳定性,为安全运行评估提供必要的信息,以便及时发现问题并采取措施;其次是科学上的意义,包括根本的理解变形的机理,提高工程设计的理论,进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。

地铁运营期间,其主体结构会因外部非地铁施工产生的荷载变化、地层的隆起沉降、地铁运营的振动、曲线上未平衡的离心力和养护治理等内外因素而造成结构变形、沉降和内部应力变化,主要表现为:渗水、流砂、管片破裂、衬砌裂缝等形式,严重影响地铁的安全运行。为及时发现安全隐患,采取有效的预防和补救措施,确保地铁的安全运营,必须对运营地铁的主体结构及附属设施和相关的房屋、地面建筑等进行监测。

地铁运营监测的主要内容为:地下结构的垂直位移监测、区间隧道的管径收敛监测、地上车站、房屋、地面及附属结构的变形监测。

地铁运营监测可分为长期监测和日常监测。长期监测指采用定期联测的方式对地铁相关的全部结构进行的全面测量。日常监测指对地铁保护区(隧道段50米、高架段30米)范围内,其它施工等内外因素对地铁结构有影响时,进行的区域监护监测。

地铁运营监测所采用的仪器必须是满足精度要求的自动化程度高的专用测量仪器。常用的监测仪器为TCA0.5″级全站仪,高程测量采用DS05级数字水准仪,还有静力水准仪等仪器。

在监测过程中,如有隧道附近地表荷载突然增减、隧道内渗漏水突然加剧、隧道结构出现异常裂缝等情况,均应及时增加观测次数。当隧道突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时,应立即进行连续观测。

随着地铁沿线的高楼不断涌现,基坑的开挖深度越来越深,范围也越来越来大,地铁隧道的运营监测势必扮演着越来越重要的角色,为地铁的安全运营保驾护航。