地铁运营隧道钢板加固施工监控措施实施与应用

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翻新时间：2023-05-12

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地铁运营隧道钢板加固施工监控措施实施与应用

摘要：针对地铁运营隧道在长期使用过程中出现病害需要进行大修的情况，结合地铁隧道运营特点，以某段地铁运营隧道钢板加固施工为例，介绍施工期间各项监控措施如何保障隧道运营安全及实施应用情况。

关键词：隧道管片；地铁运营；监测；注浆

1. 引言

随着国内各大城市地铁建设大发展和投入运营，城市轨道交通给百姓出行带来了便捷和实惠，但城市轨道交通的隧道结构也会随着运营时间增长及周边环境的变化而出现病害现象，给隧道结构安全及寿命带来不利影响。近几年，国内少数城市地铁隧道结构受地面的荷载、周边基坑开挖、地下水源丰富等周边环境影响出现各种病害现象，为确保地铁隧道结构安全，采取了隧道管片钢环加固工法施工，从而排除隧道结构安全隐患。而在施工过程中，如何合理使用相关的监控措施了解隧道状态并及时采取相应应对措施显得非常必要，下面就某城市一段隧道在隧道钢板加固施工中采取的监控措施为案例进行介绍。

2. 工程概况

图1 地铁结构与基坑平面关系图

由于项目地下室长期大量抽水，导致地铁隧道周边泥沙流失，进而引起隧道结构偏压、变形，最终出现隧道结构开裂、掉块问题。针对基坑地下室大量抽水导致隧道周边泥沙流失问题，在隧道外进行地面土体加固处理，并对基坑与车站相连的洞门进行止水处理。针对隧道内已经产生的管片裂缝、掉块、椭变问题，在隧道内进行裂缝、掉块的修复，并对隧道结构增设加固措施。

为了能随时掌握隧道内外部整治过程中地面建筑物沉降、地下水位变化、隧道变形、钢板受力情况，指导施工，在隧道整治过程中对地面加固区地下水位、隧道断面变形、裂缝宽度、管片环缝宽度及管片环缝错台高差、结构收敛、钢板环应力、钢板环拱顶沉降进行监测。

3. 监控措施实施

3.1变形自动监测

自动监测系统主要由如下四个单元构成：监测设备、参考系、变形体和控制设备。其中，监测设备由莱卡TS

30、TCA2003 测量机器人、地铁结构变形自动化监测系统软件和监测控制终端组成；通过数据无线传输功能将隧道三维变形状况实时反映在远程终端，结合监测远程实时数据分析，实现隧道运营期间全天候实时监测。

3.2隧道断面形状监测

通过激光断面仪对隧道进行轮廓扫测，采用监测单位自主研发的椭率计算系统，计算出各断面的椭率值，通过监测断面的实时椭率与初始值作对比，计算出各断面变化状况，并以图表形式表达。

3.3地下水位变化

为了解地下水位的变化情况及各水位监测孔的水头差，在加固区域根据设计要求布设了9个水位孔，用于监测地下水的水位情况，分别位于物业地下连续墙内外，每日早中晚三次进行测量。

3.4钢板环应力监测

图2 振弦式应立计示意图

3.5钢板环拱顶沉降监测

隧道拱顶沉降监测是采用水准仪及倒挂铟钢尺监测隧道拱顶下沉。在隧道加固钢板管环位置每环布设1个隧道拱顶下沉监测点，隧道沉降基准网监测是采用闭合水准路线进行测量，基准网采用相对高程，设BM1高程为10.00000m，按《工程测量规范》二等变形测量要求施测。采用TRIMBLE精密电子水准仪及变形观测专用铟钢尺。各监测点的监测也采用闭合水准路线的方法，按《工程测量规范》三等水准测量要求进行精密水准观测。测两次的结果取平均值作为初始高程。

4.监测结果应用

将上述监测结果定期统计分析，与上一次监测情况进行对比，并观察累计监测结果，绘制变形趋势曲线，全方位监控隧道及周边环境情况，指导施工。

图3 隧道沉降监测各测点累计变化图

图4 隧道轴线方向上各断面的扁率趋势图

通过隧道沉降以及断面扁率监测结果可以知道隧道哪一环沉降、扁率较大，从而的对该环管片进行有针对性的检查，重点关注管片的裂缝、变形、渗漏水情况等。在加固施工后，各监测参数变化量相对较小，未发生异常突变现象，监测数据呈稳定状况。

5、结论

本施工是在隧道运营期间实施，施工过程中各单位、各专业交叉作业，协调工作多，施工难度高，且作业时间短、要求严，如何在确保地铁安全运营的同时又确保工程的安全可控是该工程成败与否的关键，这也给项目的管理工作带来了很大困难。因此，为确保隧道在施工的同时满足运营要求，各项监控手段就显得非常必要，能够及时准确的了解隧道及周边环境变化情况，动态调整，指导施工，可以推行运用到其他沉降异常区间或者周边有大型基坑开挖项目的隧道。