摘 要：地面沉降的監(jiān)測(cè)工作開(kāi)始于20世紀(jì)中期，隨著地面沉降的加大，危害加深，相應(yīng)監(jiān)測(cè)手段也在不斷進(jìn)步，文章通過(guò)對(duì)軌道交通工程施工過(guò)程中的基坑及隧道本體以及其周邊環(huán)境等實(shí)施監(jiān)測(cè)，充分發(fā)揮信息化施工及動(dòng)態(tài)管理手段，分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，找出變形規(guī)律、預(yù)測(cè)變形情況，分析判斷施工的科學(xué)性、合理性，優(yōu)化設(shè)計(jì)施工參數(shù)，保證軌道交通工程本體及周邊環(huán)境的安全。
關(guān)鍵詞：地鐵；沉降；監(jiān)測(cè)
引言
地面沉降監(jiān)測(cè)反映了地鐵施工過(guò)程中對(duì)周?chē)乇淼挠绊懠白兓闆r，在實(shí)際施工中，監(jiān)控量測(cè)方案的制定應(yīng)覆蓋施工活動(dòng)對(duì)地鐵工程及影響范圍內(nèi)的周邊環(huán)境的各個(gè)方面，監(jiān)測(cè)手段選擇應(yīng)可靠、科學(xué)，地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與其他監(jiān)測(cè)手段相結(jié)合，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之間有機(jī)結(jié)合，相輔相成，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠互相印證，共同反映地鐵工程及周邊環(huán)境的影響及變化情況，綜合分析，指導(dǎo)施工。
1 地面沉降監(jiān)測(cè)原理及設(shè)計(jì)原則
1.1 地面沉降監(jiān)測(cè)原理
根據(jù)軌道交通工程基坑或隧道所處施工環(huán)境、工程地質(zhì)水文條件、施工方法及進(jìn)度等綜合考慮確定地面沉降監(jiān)測(cè)方案。地面沉降監(jiān)測(cè)方案一般包括測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)、布點(diǎn)數(shù)量及方法，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)警和報(bào)警控制指標(biāo)、信息反饋等。地面沉降監(jiān)測(cè)外業(yè)數(shù)據(jù)采集采用水準(zhǔn)測(cè)量方法，使用精密水準(zhǔn)儀及配套銦鋼尺進(jìn)行。
1.2 地面沉降監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原則
1.2.1 系統(tǒng)性原則
（1）所設(shè)計(jì)的各種監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，相輔相成，測(cè)試數(shù)據(jù)能相互進(jìn)行校驗(yàn)。
（2）發(fā)揮系統(tǒng)功效，對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行全方位、立體、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。
（3）在施工過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性、完整性、系統(tǒng)性。
1.2.2 與設(shè)計(jì)相結(jié)合原則
（1）對(duì)設(shè)計(jì)使用的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便達(dá)到進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。
（2）對(duì)評(píng)審中有爭(zhēng)議的工藝、原理所涉及的部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反演分析和計(jì)算對(duì)其進(jìn)行校核。
（3）依據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算確定支護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境等的警界值。
1.2.3 關(guān)鍵部位優(yōu)先、兼顧全局原則
（1）對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)體敏感區(qū)域增加測(cè)點(diǎn)數(shù)量和項(xiàng)目，進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。
（2）對(duì)巖土工程勘察報(bào)告中描述的巖土層變化起伏較大的位置和施工中發(fā)現(xiàn)異常的部位進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。
（3）對(duì)關(guān)鍵部位以外的區(qū)域在系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上均勻布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
1.2.4 與施工相結(jié)合原則
（1）結(jié)合施工工況調(diào)整監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)方法和位置。
（2）結(jié)合施工工況調(diào)整測(cè)試方法或手段、監(jiān)測(cè)元器件種類(lèi)或型號(hào)及測(cè)點(diǎn)保護(hù)方式或措施。
（3）結(jié)合施工工況調(diào)整測(cè)試時(shí)間、測(cè)試頻率。
1.2.5 經(jīng)濟(jì)合理性原則
（1）在安全、可靠的前提下結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)盡可能地采用直觀、簡(jiǎn)單、有效的測(cè)試方法。
（2）在確保質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能的選擇成本較低的國(guó)產(chǎn)監(jiān)測(cè)元件。
（3）在系統(tǒng)、安全的前提下，合理利用監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的關(guān)系，減少測(cè)點(diǎn)布設(shè)數(shù)量，降低監(jiān)測(cè)成本。
2 地面沉降監(jiān)測(cè)方法
2.1 基點(diǎn)埋設(shè)
為確保監(jiān)測(cè)工作的可靠性、穩(wěn)定性及連續(xù)性，在整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域設(shè)立完整的沉降變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，由控制網(wǎng)來(lái)控制日常的沉降監(jiān)測(cè)。
監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的布網(wǎng)原則：
（1）變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的起算點(diǎn)或終點(diǎn)要有穩(wěn)定的點(diǎn)位，為了減少觀測(cè)點(diǎn)誤差的累積，距觀測(cè)區(qū)不能太遠(yuǎn)。
（2）為便于迅速獲得觀測(cè)成果，變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單。
（3）在確保變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)具有足夠精度的條件下，控制網(wǎng)應(yīng)盡量布設(shè)一次全面網(wǎng)。
根據(jù)以上布網(wǎng)原則，在整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域布設(shè)沉降變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)。主要在各路口布設(shè)較穩(wěn)定的控制網(wǎng)點(diǎn)，采用往返觀測(cè)附和線(xiàn)路，算出各點(diǎn)高程，作為測(cè)量時(shí)的起算點(diǎn)。在監(jiān)測(cè)工期內(nèi)應(yīng)對(duì)控制網(wǎng)定期復(fù)核。
每月兩次對(duì)水準(zhǔn)控制網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，修正其水準(zhǔn)高程。為確保測(cè)量的精度，整個(gè)沉降測(cè)量參照二等水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行。
基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域，并且應(yīng)埋設(shè)在視野開(kāi)闊、通視條件較好的地方；基點(diǎn)數(shù)量根據(jù)需要埋設(shè)，基點(diǎn)要牢固可靠。
2.2 基坑周邊地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)方法
如圖1所示，根據(jù)各車(chē)站施工具體要求進(jìn)行調(diào)整。
2.3 隧道上方地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)方法
如圖2所示，根據(jù)各城市軌道交通工程區(qū)間隧道施工具體要求進(jìn)行調(diào)整。
2.4 監(jiān)測(cè)儀器
精密電子水準(zhǔn)儀配套銦瓦條碼尺，或者精密光學(xué)水準(zhǔn)儀配套銦鋼尺等。
2.5 數(shù)據(jù)采集方法
按變形測(cè)量規(guī)程中測(cè)站高差中誤差≤0.5mm的精度要求，用精密水準(zhǔn)儀及其配套銦鋼尺進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。所有量測(cè)數(shù)據(jù)均采用統(tǒng)一的工程高程系統(tǒng)�；c(diǎn)和附近水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)取得初始高程。觀測(cè)時(shí)各項(xiàng)限差宜嚴(yán)格控制，每測(cè)點(diǎn)讀數(shù)高差不宜超過(guò)0.3mm，對(duì)不在水準(zhǔn)路線(xiàn)上的觀測(cè)點(diǎn)，一個(gè)測(cè)站不宜超過(guò)三個(gè)，超過(guò)時(shí)應(yīng)重讀后視點(diǎn)讀數(shù)，以作核對(duì)。首次觀測(cè)應(yīng)對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)兩次觀測(cè)，兩次高程之差應(yīng)小于±1.0mm，取平均值作為初始值。
采用電子水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)時(shí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集完畢后可以直接用數(shù)據(jù)線(xiàn)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，使用軟件直接成圖。
3 數(shù)據(jù)處理及分析
地表沉降量測(cè)數(shù)據(jù)的分析與反饋，包括兩個(gè)方面：
（1）基坑或者隧道本體及周?chē)鷩鷰r穩(wěn)定性判斷。
（2）圍巖變形量的預(yù)測(cè)。
通過(guò)對(duì)基坑或者隧道本體及周?chē)鷩鷰r穩(wěn)定性判斷，以便采取各種安全防范措施，指導(dǎo)支護(hù)參數(shù)的調(diào)整和施工措施的決策，對(duì)于礦山法施工的淺埋暗挖隧道，還用于指導(dǎo)選擇二次襯砌的施作時(shí)機(jī)。 通過(guò)對(duì)圍巖變形量的預(yù)測(cè)，一方面可以用于確定沉降控制標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，另一方面，對(duì)于隧道施工可以指導(dǎo)預(yù)留變形量。
對(duì)于地表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)曲線(xiàn)分析需要采集大量的原始數(shù)據(jù)，且要結(jié)合施工實(shí)際情況選擇適合的回歸分析曲線(xiàn)，數(shù)據(jù)處理相對(duì)復(fù)雜，且不直觀，在實(shí)際施工中應(yīng)用不便。為了便于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際運(yùn)用，我們可以對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行形象化判釋?zhuān)磳?duì)于連續(xù)性介質(zhì)，通過(guò)對(duì)時(shí)態(tài)曲線(xiàn)的拐點(diǎn)判別，反映沉降發(fā)展過(guò)程，進(jìn)而判別圍巖穩(wěn)定性。拐點(diǎn)在理論上是選擇的時(shí)態(tài)曲線(xiàn)函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)，但是在圖形上直接表現(xiàn)為一個(gè)拐點(diǎn)，直觀形象，便于判別。
4 常見(jiàn)問(wèn)題及主要對(duì)策
（1）測(cè)點(diǎn)埋設(shè)對(duì)于地表沉降監(jiān)測(cè)非常重要。由于地鐵工程施工周邊環(huán)境千變?nèi)f化，測(cè)點(diǎn)埋設(shè)的難度也各有不同，例如盾構(gòu)隧道恰好位于道路下方，布點(diǎn)時(shí)由于道路硬化的影響，很難將測(cè)點(diǎn)埋入原狀土內(nèi)，如果不能將測(cè)點(diǎn)埋入原狀土，則該測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)必然不能真實(shí)地反應(yīng)該位置的地表沉降情況，因此就會(huì)對(duì)決策造成誤導(dǎo)。
主要對(duì)策：地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行，將測(cè)點(diǎn)埋入原狀土，通過(guò)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，直接反映出對(duì)于未知原狀土的變形情況。例如，在馬路上布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)使用水鉆等工具，將硬化層鉆透，之后將鋼筋或者其他材料制作的監(jiān)測(cè)點(diǎn)打入原狀土內(nèi)。
（2）地表沉降監(jiān)測(cè)外業(yè)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理及分析工作量大，專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，常常會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)采集頻率不夠或者采集時(shí)機(jī)不合理導(dǎo)致不能反映真實(shí)的變形情況，或者是因?yàn)楸O(jiān)測(cè)人員數(shù)據(jù)分析能力不足，導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)分析不到位，或者無(wú)人分析，不能實(shí)時(shí)指導(dǎo)施工。
主要對(duì)策：監(jiān)測(cè)頻率的選擇在地表沉降監(jiān)測(cè)中非常重要，它直觀記錄了施工過(guò)程中地表或者圍巖的變形情況，頻率太密集則測(cè)量強(qiáng)度大，太疏松卻又不能及時(shí)反映位移變化情況。因此，應(yīng)參照有關(guān)規(guī)范，結(jié)合施工實(shí)際情況，在開(kāi)挖初期及開(kāi)挖過(guò)程中監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)該密集一些，開(kāi)挖后隨著時(shí)間的推移逐步降低監(jiān)測(cè)頻率。對(duì)于沉降速率快、累計(jì)沉降量大的監(jiān)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整，確保足夠的數(shù)據(jù)量，便于數(shù)據(jù)分析。
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集，有條件的情況下，盡量采用精密電子水準(zhǔn)儀，數(shù)據(jù)采集完成后，直接采用數(shù)據(jù)線(xiàn)導(dǎo)入電腦，進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換之后，就可以利用EXCEL繪制各點(diǎn)的時(shí)態(tài)變化曲線(xiàn)圖，從拐點(diǎn)情況形象化判釋監(jiān)測(cè)對(duì)象的穩(wěn)定性，對(duì)于一些重要監(jiān)測(cè)對(duì)象，需要進(jìn)行回歸分析時(shí)，根據(jù)時(shí)態(tài)變化曲線(xiàn)圖形狀，選擇適合的回歸分析函數(shù)，計(jì)算回歸模型的極限值，指導(dǎo)施工參數(shù)調(diào)整。
5 注意事項(xiàng)
（1）選擇成熟先進(jìn)的監(jiān)控量測(cè)儀器和設(shè)備，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足量測(cè)精度要求、抗干擾性強(qiáng)、適應(yīng)長(zhǎng)期測(cè)試等條件。
（2）水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在變形區(qū)外，水準(zhǔn)基點(diǎn)一般不少于三個(gè)，應(yīng)埋設(shè)在道面基層以下穩(wěn)定的原狀土層中，也可埋設(shè)在穩(wěn)定的建（構(gòu)）筑物的墻上。
（3）地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在能反應(yīng)監(jiān)測(cè)對(duì)象變形敏感的部位，并對(duì)測(cè)點(diǎn)采取有效的保護(hù)措施。例如對(duì)于盾構(gòu)隧道施工，地表沉降監(jiān)測(cè)中，位于隧道中線(xiàn)上的測(cè)點(diǎn)就尤為重要，測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，在監(jiān)測(cè)斷面布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)加密。測(cè)點(diǎn)一般低于地面10cm，防止測(cè)點(diǎn)被碾壓，必要時(shí)，測(cè)點(diǎn)上方加蓋保護(hù)。
6 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)以上敘述，可以看到在地鐵施工過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，結(jié)合施工工況調(diào)整測(cè)試時(shí)間、測(cè)試頻率，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性、完整性、系統(tǒng)性。只要我們優(yōu)化測(cè)量方案，利用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，把握住每一個(gè)環(huán)節(jié)，就能滿(mǎn)足施工的要求。
