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盾构隧道下穿既有地铁线路自动化监测技术

程景栋;段军朝;张能

【期刊名称】《《建筑机械（上半月）》》

【年(卷),期】2019(000)010

【总页数】4页(P93-96)

【关键词】城市轨道交通;自动化;监测;盾构

【作者】程景栋;段军朝;张能

【作者单位】中国建筑第三工程局有限公司湖北武汉430064

【正文语种】中文

【中图分类】TU758.11

随着城市轨道交通不断地规划建设，地铁网络规模也在扩张，很多城市在建的地铁

线路穿越既有线路时存在着一定的施工安全风险，包括对既有线路车站和隧道结构

变形的安全风险、对周边环境造成重大变化的安全风险等。为了及时了解和掌握下

穿隧道施工过程对既有线路的风险影响，自动化监测是行之有效的手段和定量分析

方法，同时由于减少了监测人员进入既有线路轨行区作业频次和时间，也降低了对

既有线路安全风险的影响。

1工程概况

成都市在建地铁11号线某盾构区间隧道下穿5号线既有线路地铁车站，该车站为

地下二层结构，结构形式为框架结构，车站围护结构型式为桩+内支撑，围护桩嵌
固深度为4.0m，围护桩为22根直径Φ1200mm的钢筋混凝土灌注桩，区间隧道

与车站底板竖向净距为2.68m，区间隧道与底板下翻梁竖向净距为1.39m，围护

桩侵入盾构隧道最长约1.31m，区间隧道与车站的位置关系如图1所示。设计要

求盾构穿越的过程中，对与盾构隧道冲突的围护桩进行磨桩处理。

图1隧道与车站纵断面位置关系图（单位：m）

2自动化监测

2.1监测项目

根据本工程自身施工特点、周边环境因素、下穿既有地铁车站等情况，确定区间隧

道下穿期间需对影响范围内的既有线车站站台层结构以及盾构隧道内的管片结构进

行监测。具体监测项目及预警控制值见表1。

表1监测项目及预警控制值注：D是隧道开挖直径；预警值取控制值的70%。序

号监测项目控制值（累计值/mm）预警值（累计值/mm）变形速率/（mm/d）1

站台层结构沉降10712站台层结构上浮53.513站台层结构水平位移53.51

4站台层左右轨道差异沉降42.815盾构管片竖向位移302136盾构管片净空

收敛0.2%D0.14%D37有可能危及地铁结构和运营安全的事情立即预警

2.2监测仪器设备及监测等级精度

以自动测量全站仪为采集设备，配合相应的后处理软件，以实现自动化监测。

根据相关规范，本监测项目的监测等级为二级。水平位移监测项目中，变形监测点

的点位中误差不大于±3.0mm；垂直位移监测项目中，变形监测点的高程中误差

不大于±0.5mm，相邻变形监测点高差中误差不大于±0.3mm。

自动化监测仪器设备主要为全站仪监测系统，其主要组成部位如图2所示。

图2全站仪监测系统

2.3监测工作基点及监测点布设

车站站台层结构监测点类型可分为两部分：基准点、工作基点和测站点；变形监测
点。监测基准点布置在隧道影响区以外，各测站点和工作基点布置在地铁隧道中。

测站点应以强制对中托架的形式布设在隧道侧壁，同时设置4个工作基点以校核

测站点。安装于测站点的全自动全站仪与监测系统机房建立通讯联系，由机房控制

全站仪对校核点和变形点按一定的顺序进行逐点扫描、记录、计算及自校，并将测

量结果发送至机房入库存储或并进行整编分析。监测断面自影响范围中心起，在主

要影响区内的断面间距为5m，在次要影响区内的断面间距为10m。每个橫断面

底板上布设1个监测点，车站侧墙位置布设1个监测点，站台板靠近线路中线一

侧布设1个监测点。监测点横断面布设示意图如图3所示。

图3监测点横断面布设示意图

2.4结构水平位移和垂直位移监测

根据地铁形变监测的要求和原则，采用特种工程测量仪器徕卡TCA2003型全站仪。

（1）监测网络系统的硬件组成。

监测网络系统的硬件部分由测量机器人、目标棱镜与电源箱、计算机等部分组成。

①测量机器人。测量机器人是具有目标自动识别与照准功能全站仪的俗称，徕卡

（Leica）公司生产的TCA2003自动全站仪属于这一类型。它们的ATR

（AutomaticTargetRecognition）自动照准功能，如采用Leica标准圆棱镜可

达1km。TCA2003精度指标为：测角精度0.5″、测距精度1mm+1ppm。

②电源箱。电源箱为测量机器人与计算机提供电力供应。

③计算机部分。计算机用来接受人工发出的指令，通过监测系统软件单机版直接控

制全站仪的操作。

④目标棱镜。目标棱镜设置在基准点和变形点上。基准点是结构变形监测的基准，

因此分布在离变形区较远的地方，以保证其稳定。变形点选在变形体的敏感部分，

能够反应变形体的变化。

（2）监测网络系统的软件构成