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隧道监测对隧道结构安全有哪些重要意义?
日期:2020-2-24 10:13:52 作者:佚名 来源:本站原创
新闻中心

本文结合广州地铁四号线大学城南—新造区间监测工程实例,通过对隧道结构监测的点位布设、监测方法、监测成果等方面的分析,指出隧道监测对保证地铁隧道结构安全具有十分重要的作用,并分析给出了地铁隧道结构病害的形成因素及产生的影响。

1工程概述

广州地铁四号线大学城南至新造区间下行YDK21+560.9~YDK21 +772.3、上行ZDK21+575.9~ZDK21+878.4在2010年12月27日的常规监测中发现隧道道床发生较大沉降。为了及时、准确地掌握该地段隧道结构的变形情况,保证隧道主体结构和列车运行安全,需对该地段进行周期性的加密监测。

2监测方法与技术要求

工程监测人员在该地段上方发现有明显的堆土经过现场的高程测量,测出实际覆土厚度最大为9.73m,超出了设计允许值,是引起本次隧道道床产生较大沉降的主要原因之一。针对该地段道床发生较大沉降的原因,对该地段进行了周期性的道床结构沉降监测,具体监测方法及技术要求如下:

沉降监测采用运营期监测的高程系统,以车站内的XX1764 、XX1769基准点为基准,每次监测先对基准点检校,然后将上、下行基准点与监测点各组成一条闭合水准路线进行监测。监测点布设在道床中间,30m一个测点,在发生较大沉降的下行YDK21+560.9~YDK21+772.3、上行ZDK21+575.9~ZDK21+878.4两地段每10m布设一个测点。详见道床沉降监测测点布置示意图。

图1道床沉降 监测测点布置示意图

沉降变形测量等级选定为《工程测量规范》的变形测量三等,按国家二等水准测量技术要求和观测方法实施,闭合差限差

(n为测站数)。观测记录采用仪器自动记录,按国家二等水准测量技术要求对各项限差进行设置。并尽量采取“三固定”法即固定路线、固定仪器、固定人员进行观测以提高观测精度。

3监测成果分析

将该地段道床沉降监测发生较大沉降的测点成果绘制成“累计变化量时间曲线图”,从图2中可以看出:

(1)2010年10月9日-2010年12月27日期间该地段部分测点产生较大的下沉,2010年12月27日~2011年2月27日的7次监测中继续呈现下沉趋势。

(2)2011年2月27日之后的监测沉降变化量较小,沉降趋于稳定。

图2 累计变化量—时间曲线图

(3)经实地踏勘和分析,导致2010年10月9日~2010年12月27日期间部分测点产生较大下沉的原因:①地面荷载;②隧道基底工程地质及水文地质情况等。其中地面荷载为本次道床发生较大下沉的主要原因。2010年12月27日对堆积在该地段隧道上方的覆土进行卸土后,该地段测点有一定的上升趋势,之后沉降趋于稳定。

4地铁隧道结构病害的形成因素及产生的影响

我国城市的地铁建设正步入高速发展的阶段,而在地铁隧道沿线附近或上方进行非地铁施工的建设项目也越来越多,这些项目存在卸载、加载、抽水、降水或振动等施工程序或因素,它们或多或少对地铁隧道结构产生一定的影响,如结构变形、倾斜、位移、隆起或沉降等等。具体影响有以下几种:

(1)可能导致隧道结构局部发生横向或纵向位移;

(2)可能导致隧道结构局部发生不均匀竖向变形。

如果隧道变形位移达到一定量值以后,对不同工法构成的隧道结构产生不同的影响:

(1)对于暗挖法施工的地铁隧道结构会产生沿隧道结构纵向或横向的裂缝,隧道结构的防水性能和耐久性随之降低;

(2)对于盾构法施工的地铁隧道结构,其纵缝接头和环缝接头将增大张开量,隧道结构的防水性能和耐久性将降低,特别是当纵缝接头和环缝接头张开量达到5 mm以上时,隧道结构将遭到无可挽回的损坏。如果隧道结构发生以上所述的性能降低或损坏,快速地铁列车的运营将受到制约甚至会发生安全事故。

5隧道监测对地铁隧道结构安全的重要性

从本次工程实例上来看,正是由于地铁公司对道结构进行了长期的监测才避免了安全事故的发生。地铁隧道由于地质条件复杂、地下水位的变化、周围环境的变化(如高楼大厦建设及其重量对地基沉降影响等)、列车的震动等,以及设计、施工存在的缺陷等各种因素的综合影响,使得在日常的检修维护过程中,不时发现隧道结构、整体道床等存在一些病害。这些病害的存在,有些已经对结构和行车安全形成威胁。因而,运营单位加强隧道监测对隧道结构安全有着多方面的意义。

(1)实时监测。运营单位根据运营安全的具体要求,建立自动化隧道监控模式,可实时监测地铁隧道结构的变化情况,对其中存在的问题采取有效的方案处理。在监测过程中,现场人员可及时掌握隧道结构病害发生的情况,通过分析病書的具体成因制定针对性的安全管理方案。

(2)防范病害。防范各种病害也是隧道监测系统的重要功能之一 ,不仅对隧道结构发挥了良好的监测作用,对隧道周围地质病害也有监测防范的作用。针对地铁隧道结构潜在的安全隐患,及时设计科学的监测方案,有助于提高监测的准确性,从而起到防范病害,保证地铁隧道结构安全的作用。

6结论

总之,导致地铁隧道结构病害形成的因素是多方面的,若不及时处理会严重影响到地铁运营安全。制定一套全面的监测方案对地铁隧道结构进行长期的监测是至关重要的,它能从多个角度避免隧道结构病害的发生,及时处理有损隧道使用性能的病害问题,营造更加安全可靠的交通运输环境。


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