蔡少辉

（核工业二一六大队，新疆 乌鲁木齐 830011）

作为城市人口流动的运输工具，地铁的运输能力是公共汽车的好几倍，而且基本在地下有专用轨道运行，不会受外界环境的影响，速度快，到站点也比较准时。地铁的建设提高了城市的运输能力，加大了城市辐射的运行速度，加速城市各个区域内的彼此沟通，进而带动城市主城区与周边区域的经济，也减轻了主城区的压力。地铁不仅加快乐整个城市的节奏，对彼此区域的发展平衡起到很大的推动作用，而且还可以带动地铁站附近商业圈和居民区。地铁线路纵横交错，有换成站、线路的互穿，而且各条线路不是一次性建成，要分好几批来建设。这样新线路就要下穿或者侧穿既有线，在下穿区间对既有线将产生一定的影响。为确保既有线的安全运行，在这期间对既有线的变形监测就显得尤为必要。尤其是对既有线隧道结构沉降、水平位移、道床轨道轨距等项目进行监测，对监测数据进行分析研究，以便提出可行的意见和建议。该文以乌鲁木齐地铁2 号线二期下穿1 号既有线为例，对隧道下穿期间的既有线进行变形监测，为既有线的安全运行提供了必要数据。

1 工程概况

1.1 工程简介

国际机场站～T4 航站楼站区间临近既有线1 号线，线路出国际机场站后与既有1 号线直线并行一段之后，以S=450 弯折向东北方向延伸，线路下穿既有1 号线和机场办公区建筑楼群，向北敷设下穿机场第一跑道之后到达T4 航站楼站。区间右线起终点里程：YDK33+057.598～YDK36+745.926，总长3688.328m（左线起终点里程：ZDK33+057.598～ZDK36+745.926，长链36.808m，短链37.634m，总长3687.502m）。

1.2 工程地质及水文地质条件

场地内主要地层由第四系上更新洪积圆砾、卵石构成，场地地表普遍分布厚度不均的人工填土[1]。本场区范围仅在强降雨时短时间内在地面有少量地表径流，但会迅速经市政雨水管排走，夏季绿化带中常见绿化灌溉用水。勘察期间勘探深度70m 范围内未见地下水。

2 施工监测内容及要求

2.1 监测项目

由于区间隧道离既有地铁线过近，区间隧道开挖带来的形变会影响既有地铁的结构安全，导致既有地铁结构开裂，引起地铁结构渗漏水。如果形变过大，会导致既有地铁轨道结构发生形变，今而导致列车出轨，严重影响既有地铁的运营安全。因此，保障工程自身围护结构及临近的既有结构安全是该工程的监控重点。隧道下穿既有线期间采用测量机器人自动监测技术方法，实时对机构可能产生的变形因素进行监测。主要的监测项目包括隧道道床结构沉降、水平位移、轨道轨距形态。

2.1.1 隧道道床结构沉降

隧道道床结构在新线路下穿时会产生一定的变形，变形会使两条铁轨发生倾斜，为火车通行埋下安全隐患，对隧道道床结构的风险监测是地铁安全的主要指标之一。通过对结构沉降进行监测分析，可以判断结构沉降是否在规范要求的范围内、变形值过大要不要预警等。

2.1.2 道床水平位移

道床水平位移主要是两条铁轨在水平方向变形，如果水平位移变形过大，会使火车脱轨，发生安全事故，对道床水平位移的风险监测是地铁安全的主要指标之一。水平位移主要是监测两条铁轨在水平方向的变形值，通过对水平位移监测数据进行对比分析，判断水平方向的变形值是否在规范要求的范围内、变形值过大要不要预警等。

2.1.3 轨道轨距形态

轨道轨距形态变形主要是两条铁轨变形不一致，会使火车产生颠簸，严重时会使火车脱轨，发生安全事故，对轨道轨距形态风险监测也是地铁安全的主要指标之一。通过对轨距的监测分析，可以判断两条断轨道在水平及竖直方向影响情况下，产生的变形是否在规范要求的范围内，变形值过大要不要预警等。

此三项监测频率与周期为：监测施工关键期，1 次/30分钟；一般施工状态，1 次/2 小时。

2.2 监测点布设

该既有线路结构监测点布置按相关规范要求进行。隧道水平位移：监测点布置为沿地铁线路方向，共布设了25个监测断面，50 个水平位移点；结构沉降：结构沉降与隧道水平位移同点位；道床沉降：监测点布置为沿地铁线路方向，共布设了25 个道床沉降点；轨道静态几何尺寸：轨道静态几何尺寸检查点布置位置与道床沉降监测断面对应，共布设了25 对轨道静态几何尺寸监测点。

2.3 监测方法

2.3.1 沉降监测方法

对地表、地下管线的沉降监测采用水准测量方法，使用Trimble DINI03 电子水准仪观测。以稳定区域的3 个地铁精密水准点为基准点，为方便观测，各监测对象以远离区间结构影响范围为相对稳定位置布设工作基点，以便于现场作业，以基准点及工作基点为起算布设闭合水准路线，将监测点纳入其中，基准网及监测网分别按《工程测量规范》（GB50026—2007）监测技术要求观测。

2.3.2 既有线监测方法

既有线隧道结构沉降、净空收敛、水平位移、变形缝两侧差异沉降、道床沉降等监测项目采用全站仪自动化监测。自动变形监测系统由以下几部分组成，分别为基准点、工作基点、变形点和全站仪及控制计算机房。

基准点：在工程变形区以外，需要建至少两个稳定的基准点。

工作基点：直接用于监测变形点的工作基准点，其坐标为已知。

变形点：根据实际监测需要，在变形体上若干个特征部位选择变形监测点，在每个选取的监测点上安装有强制对准监测站的棱镜[2]。

全站仪：该次选用的是徕卡TS15 测量机器人，其标称测角精度为0.5″，测距精度为（0.5mm+1×10-6×D）。全站仪配有马达驱动，在望远镜中安有同轴自动目标识别装置，经过学习后能自动瞄准普通棱镜进行测量。该全站仪有电子气泡精确整平仪器系统，具有自动补偿器装置，提高了仪器整平精度，进而提高了全站仪的观测精度。数据传输用通信电缆或数据电台与计算机连接，并由计算机存贮，除了自动观测外还可以由计算机在线控制全站仪监测。

计算机机房：计算机房是用来观察和控制监测全站仪的场所。计算机机房设置在办公区域，有较好的供电良好及网络覆盖区域等条件。机房内的计算机通过通信电缆或数据网络电台和全站仪相联，在控制机房能实时了解监测站全站仪的运行情况[3]。

对轨道轨距、水平的静态几何尺寸使用轨道尺。对轨道高低监测，采用全站仪碎部点监测轨道上监测点高程对比。

3 成果分析

3.1 监测数据统计

国际机场站～T4 航站楼站区间（既有1 号线）典型数据统计分析见表2。

由表1 分析可知，国际机场站～T4 航站楼站区间（既有1 号线）各项监测点变形趋于-1mm～+1mm，无监测预警，总体风险可控。

表1 监测特征数据统计表

3.2 隧道结构沉降、水平位移及轨道轨距变形分析

国际机场站～T4 航站楼站区间试验段侧穿既有1 号线，选取道床结构沉降、水平位移及道轨距变形等3 项最主要的变形进行分析，从各项监测数据分析可知，该次下穿时各项监测数据变形值及变形速率均在规范要求的范围内，不会对既有线的运营产生影响。

3.2.1 道床结构沉降

隧道下穿既有1 号线时对隧道道床结构进行沉降监测，共选取了2 个沉降变形较大点的监测数据进行分析，监测点最大变形曲线如图1 所示。DCJ-25-03 点累计变形值最大为-1.04mm，小于控制值±10mm。根据监测数据可以看出，隧道下穿期间道床结构的沉降量非常小，在规范要求的范围内。

图1 道床结构沉降时程曲线

3.2.2 道床水平位移监测

隧道下穿既有1 号线时对隧道结构水平位移进行监测，左线选取了2 个变形较大点的监测数据进行分析，监测点最大变形曲线如图2 所示。累计变形值最大为JGS-28-01 点8月26 日-3.66mm，此时隧道正好下穿左线，完成下穿后有所回弹，逐渐趋于稳定。右线选取了2 个变形较大点的监测数据进行分析，监测点最大变形曲线如图3 所示。累计变形值最大为JGS-62-01 点8 月23 日+3.44mm，完成下穿后变形逐渐趋于稳定。左、右线水平位移最大变形量均小于控制值±10mm，在规范要求的范围内。

图2 左线隧道结构水平位移时程曲线

图3 右线隧道结构水平位移时程曲线

3.3.3 轨道轨距变形监测

隧道下穿既有1 号线轨道轨距变形量为-1mm～1mm，延轨道方向高低变形为-1mm～2mm，小于规范要求的控制值±7mm，其监测点最大变形曲线如图4 所示。根据监测数据判定，下穿期间对既有地铁轨道受施工影响较小，属于正常变形。

图4 轨道轨距变形时程曲线

4 结语

乌鲁木齐机场改扩建市政配套工程（轨道交通2 号线二期）区间1 号竖井-盾构出土孔下穿既有1 号线开挖掌子面地层为卵石层，地层胶结度较好，施工单位严格按设计施工，地表、管线、既有1 号线各项监测数据正常。

区间1 号竖井-盾构出土孔左线大里程正在下穿既有1号线左线隧道，目前既有1 号线隧道左侧结构沉降与右侧结构沉降的差异沉降约为1.5mm，道床沉降约为-1.5mm。建议施工单位对初支背后注浆，并在注浆期间增加既有1 号线隧道自动化监测频率。