浅析轨道交通工程运营监测方法

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V〇1.23，N〇.8,2016浅析轨道交通工程运营监测方法

宁鸾雄

(深圳市地铁集团有限公司运营总部，广东深圳518000)

摘要：目前，关于全国范围内的地铁运营监测专项规范尚未建立，可用于指导地铁运营监测的参考文献很少，各城市地 铁运营期监测开展情况也各有千秋。根据深圳地铁桥隧主体结构运营期监测项目的经验，阐述地铁主体结构的监测周 期、频率、控制点及监测点设置、监测方法及原则等。

关键词：轨道交通；地铁；结构变形监测；发展现状；建议

doi：10. 3969/j.issn.1006 - 8554.2016. 08. 043

〇引言

近年来，我国城市轨道交通工程（地铁）迅猛发展，截止到 2015年底，我国内地已有北京、上海、广州、深圳等23个城市先 后建成并开通运营18条城轨交通线路，总里程达3 137 km,在建线路4 073 km。至2016年2月，内地共有40个城市获批 建设城市轨道交通工程，预计到2020年，城市轨道交通总里程 将达到6 000 km。随着中国经济的腾飞，中国城市轨道交通产 业正步人了高速发展时期。我国城市轨道交通工程充分发挥 了后发优势，无论是建设速度和建设规模，已经成为了世界上 当之无愧的最大轨道交通建设市场。但同时，由于建设规模 大、建设速度快、安全防护工作不到位，轨道交通建设施工及运 营中的安全事故时有发生。各相关建设及运营企业逐渐意识 到，结构变形监测是保障结构安全和列车运营的重要手段。

1地铁变形监测工作的必要性

1.1地铁结构变形现状

经调查发现，深圳、上海、天津等城市已运营的轨道交通的 一些线路变形较严重，尤其是上海已经运营的1、2、3、4号线均有较大变形，且一直在持续发展，其中上海4号线某区间因变 形严重，曾在2012年春年除夕夜开始进行了为期6 d的封站维 修，上海地铁方面表示：隧道出现不均匀沉降，今后将加强对地 铁线路沉降的监控。另外，天津地铁1号线工程在西站过河段 施工期间的最大沉降量就达到480 mm,侵限很严重，线路调整 无法解决根本问题，经过专家会诊，最终将线路尽量调整到均 匀侵限，轨道采取特殊设计，减薄道床厚度，解决了该难题，避 免了工程的拆除重建。

1.2 监测工作的必要性

因轨道交通线路受周边环境影响大、沿线地质条件各异，甚至运行中地铁的反复振动及离心力都可能诱发区间线路主 体结构的位移变化，所以，为掌握结构位移变化规律、提前对结 构运动、变形进行监测，监测数据实时指导结构变形病害防治、对灾害发展进行提前预判，才能够减少后期地铁结构维护工作 量，才能保证地铁的交通事故发生概率不断地降低，最终达到 地铁的使用寿命延长的目的。

2城市轨道交通工程运营监测工作现状

2.1 相关规范及管理办法现状

目前，在全国范围内，尚未建立地铁主体结构变形监测的 统一标准及方法。关于地铁道床变形监测的方法尚不统一，并 且可供参考的文献不多。根据《城市轨道交通工程测量规范》(GB50308 - 2008)规定:变形监测工作应按全线或各施工段开 工时间、工程进度以及工程需要适时开展，地铁运营期应对主体 结构进行监测。因相关规定并非强制性条款，应加快相关轨道 交通工程变形监测相关强制性条款及规范的制定及修订工作。

此外，各城市轨道交通工程单位应制定结构变形监测管理 办法等相关企业标准，借此推动轨道交通工程变形监测工作的 及时开展

2.2城市轨道交通工程结构位移监测工作的开展情况

因相关规范及强制性工作条款的缺失，各城市地铁运营期 位移监测项目的开展时机、监测周期等情况不尽相同。往往在 地铁线路开通运营后一段时间才开始计划运营期变形监测工 作，等项目实施时，轨道交通线路已运营一段时期，错过了采集 原始数据的最佳时期。例如深圳地铁1号线直到运营后3年 才开展首期结构变形监测工作，南京地铁1号线在运营2年后 开展结构变形监测工作。

3监测项目的确定

地铁变形监测项目包括水平位移、道床垂直位移和隧道断 面位移监测3种。因地铁隧道埋深较大、且加上结构自重、满 载列车施加的额外应力，地铁结构的垂直位移往往大于结构的 水平位移和断面结构位移。因此，地铁结构的垂直位移监测是 必要的，应在全线路开展地铁结构的垂直位移监测。同时，在 地质复杂地段、地保区深基坑影响区段、地铁建设期采用异常 工法等地段开展水平位移监测和断面监测，以此全面掌握地铁 结构的位移变形规律。

4监测点（网）的建立方法

4.1监测（控制）点的布设

相对于地铁区间桥隧结构来说，车站结构为独立结构，位 移变化较小，结构相对稳定。可在车站轨行区布设控制点，各 车站控制点应定期联测，依据联测平差结果修正坐标误差。水 平位移控制点和垂直位移控制点可重合设置。

对于高架区间的桥墩沉降监测，可在地铁保护区外侧制作 控制点，并与国家一、二等水准点进行联测，组成首级控制网。如部分区域无国家水准点，可设置基岩控制点，作为后续观测 的长期水准位移控制点。如深圳地铁3号线在首期桥隧位移 监测时，在26 km的高架地段共布设了 11个水准基岩点。

各类监测点应用304不锈钢材料制作。这种材料比铜质 材质耐腐蚀、硬度高、有韧性。在外业埋点作业中，应按《城市轨 道交通工程测量规范》（GB50308 -2008)中相关条款要求进行。

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2016年第23卷第8期

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4.2 水平监测网的布设

如地铁为高架线路，可利用G PS系统在车站布设G PS水

平基准控制网，区间布设的监测点和车站基准控制点组成水平

附合导线，坐标系宜采用国家坐标系。如地铁为隧道区间，则

因条件限制无法利用GPS进行组网，可在车站轨行区布设控制

点，区间布设监测点，设置车站控制点组成已知边，共同组成闭

合导线，坐标系采用独立坐标系，每个区间单独组网控制。

4. 3垂直位移监测网的布设

垂直位移监测网即沉降监测网，隧道区间的沉降监测网同

水平位移监测网类似布置，监测点应合二为一布置。控制网布

设较灵活，可几个站、几个区间组网，也可两站一区间组网，也

可全线组网。为统一全线高程标准，垂直位移控制点应联测至

国家水准点或基岩点。

5监测周期的确定

监测周期应根据监测对象的变形量、变形速率、地质情况

等因素综合判定。《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308 -

2008)中第18. 1.11规定：“在变形监测过程中，变形体的变形

量、变形速率等发生显著变化时，应及时调整变形监测方案，进

行实时监测”一般情况下，结构监测周期应根据变形体在地

铁开通初期（3年内），应加密监测周期，可每季度或半年监测1

次。南京地铁开通后2年的监测周期是每季度1次。深圳地

铁前期的监测周期为每年2次。待数据显示结构趋于稳定、变

形速率在相关要求（地铁保护区施工管理办法等）以内时，可逐

步延长监测周期，但原则上监测周期不应长于2年1次。

6观测方法及精度保证

地铁运营监测的主要技术要求及指标应按《城市轨道交通

工程测量规范》（GB50308 -2008)第18章中划分的n等变形

测量要求执行(见表1)。

表1n等变形测量精度要求和适用范围

垂直位移测量水平位移测量适用范围

变形点的 高程中误差(mm)相邻变形点

高差中误差

(mm)

变形点的

点位中误差

(mm)

隧道拱顶下沉、结

构收敛和运营阶段

结构、轨道和道床

以及有中等精度要

求的监测对象

±05±03±3.0

因n等水平位移监测控制网的平均观测边长为150 m,但 地铁隧道曲线多、监测点距离短(20~50 m)、观测条件差，如何 保证规范要求精度，笔者结合深圳地铁3号线首期监测项目的 实施情况，认为至少有以下3种方法保证精度:①增加观测测 回，按规范对n等变形观测的要求应在测站至少观测9个测

(上接第79页）

土达到已烧混凝土层内50 ~ 100 mm,同时新捣实老混凝土，使 两者形成一个整体;当施工间隙比水泥初凝时间长时，施工必 须在已浇注的混凝土强度在1.2 N/ mm以上的条件下进行;当 在已硬化混凝土表面进行新混凝土浇注时，必须将混凝土表面 的垃圾、浮浆、松动集料等杂物清理干净，同时凿毛旧混凝土。

3.6养护

当混凝土表面具有一定硬度时，可以在路面上覆盖湿草 垫、湿麻袋等，同时进行洒水养护作业，定时利用洒水车进行养 护工作，确保草垫、麻袋的湿润。如混凝土内加人减水剂养护 5 d左右，其强度就能超过80%，这个时候就可以将草垫、麻袋回。②可将部分监测点设置为支导线点，保证水平导线线网的

整体精度。③根据《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308 - 2008)第18.1.13条款规定:进行变形观测时，应在基本相同的

环境下采用相同的观测路线和观测方法，使用相同的仪器和设 备，并应固定观测人员。该条款即是变形监测的“三同原则”

7重点区段的加密监测方法

对于重点地段应加强监测，有3种思路具体组织实施:①

在重点地段增加布置监测点。②加密监测周期。③既增加测

点又增加监测周期。对于前期被证实的、现今已趋于稳定的重

点监测区域，加强监测的总体原则是“不良地质区和特殊施工

地段多布点、一般地质和正常施工作业区一般布点”力求达到

经济效益最大化。对于变形持续发生的、现今仍受影响的区段

应加密监测周期，视情况加密布置监测点，情况严重时应采用

自动化监测全站仪24 h实时监测，实时反馈结构变形数据。

8数据分析及数据库的建立

为便于监测数据的延续性，应收集建设期间施工监测数 据，作为运营监测的原始数据。同时应保存轨行区的基标控制 点，在运营监测中可以加以利用，减少布点成本及对桥隧结构

的破环。

同时，在每一次对地铁桥隧结构进行变形监测之后，都需

要对相关变形数据及实时监测成果进行保存，以便于和下一周

期变形监测数据结果进行对比。同时，越来越多的城市轨道交

通工程，如上海地铁、深圳地铁开始建立变形监测数据电子信

息管理系统（数据库），该类系统能有效保存结构变形监测数据

历史，掌握结构变形发展规律，探索结构变形监测方法，更加方 便、有效率地开展轨道交通工程变形监测工作。

9结语

我们处在一个科学技术的竞争时代，对于技术要求比较高

的地铁工程，我们要善于借助先进的科学技术对地铁工程进行

实时的变形监测和地铁维护，如物理传感器测量、近景摄影测 量、三维激光扫描等技术，只有这样，地铁工程实时的变形监测

技术才能得到不断的发展。

参考文献：

[1] 张正禄.工程测量学[M].湖北：武汉大学出版社，2002.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通工程

监测技术规范（GB50911 -2013)[S].北京：中国建筑工

业出版社，2013.

[3]北京城建勘测设计研究院有限责任公司.城市轨道交通

工程测量规范（GB50308 -2008) [S].北京：中国建筑工

业出版社，2008.

清除，在正常运行后，还要进行2 ~3 d的洒水养护工作。

4结语

在行车荷载的作用下，水泥路面往往出现松散、裂缝等现 象。这些病害问题的长期存在不仅降低公路工程施工年限，更

会对水泥路面结构与应用技术推广造成严重阻碍。为此，施工

企业必须重视原材料的选择，规范施工流程，以此有效解决上

述问题，达到提升工程整体质量及安全性的目的。

参考文献：

[1]李伟.水泥混凝土路面裂缝的原因及维修措施[].技

术研发，2011(10)72 -73.

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