城市轨道交通运营线路监测

2013年03月张建全城市轨道交通运营线路监测2运营线路监测城市轨道交通运营线路长期监测11城市轨道交通运营线路专项监测2轨道交通运营线监测手段及案例3主要介绍内容城市轨道交通运营线路长期监测14《城市轨道交通工程监测技术规范》第10.1.1条规定：城市轨道交通工程施工及运营期间，应对其线路中的隧道、高架桥梁、路基和轨道结构及重要的附属结构等进行竖向位移监测，必要时还应对隧道结构进行净空收敛监测。《城市轨道交通工程监测技术规范》要求对运营线进行长期监测1规范对监测对象及项目的要求《城市轨道交通工程监测技术规范》第10.2.1条规定：隧道、路基的竖向位移监测点的布设应符合下列规定：1在直线地段宜每100m布设1个监测点；2在曲线地段宜每50m布设1个监测点，在直缓、缓圆、曲线中点、圆缓、缓直等部位应有监测点控制；3道岔区宜在道岔理论中心、道岔前端、道岔后端、辙叉理论中心等结构部位各布设1个监测点，道岔前后的线路应适当加密监测点；2规范对监测点布设的要求4线路结构的沉降缝和变形缝，车站与区间衔接处，区间与联络通道衔接处，附属结构与线路结构衔接处应有监测点或监测断面控制；5隧道、高架桥梁与路基之间的过渡段应有监测点或监测断面控制；6地基或围岩采用加固措施的轨道交通线路结构或附属结构部位应布设监测点或监测断面；7线路结构存在病害或处在软土地基等区段时，应根据实际情况布设监测点。2规范对监测点布设的要求目前苏州、杭州及上海不同城市运营线路监测的具体要求：序号城市监测项目监测点布设要求监测频率1苏州1、结构沉降2、隧道收敛1、地下车站：每个车站布3个监测断面，每断面左、右线各布设1个沉降监测点。2、区间隧道：每20米一个监测点。3、隧道收敛：每120米布设一个断面。4、单体建筑物：沿外墙周边每隔30米设置一个沉降观测点。第一年每季度一次，之后每半年一次。2杭州1、结构沉降2、隧道收敛3、重大管线沉降4、重要构筑物沉降1、地下车站：标准长度车站，在站台层纵向的1/4、1/2和3/4处各布设1个监测断面；车站长度大于200m时，按50m间距设监测断面。2、盾构隧道：按6m间距（每5环管片）布设沉降监测点。3、隧道收敛：按48m间距布设4、重大管线、重要建构筑物的沉降监测布设运营前半年每季度一次，之后每半年一次。3上海1、整体道床沉降2、隧道收敛1、道床沉降：整体道床伸缩缝两侧各布设一个监测点，每块整体道床中间按5m左右的间距布点。2、隧道收敛：按5m间距布设第一年每季度一次，之后每半年一次。现状不同城市运营线路监测项目、测点布设、监测频率有所区别3.1高程控制网技术要求（1）高程控制网布设原则1、长期沉降监测的高程控制网应与所在城市高程系统一致；2、高程控制网应沿线路独立布设成附合线路、闭合线路或者结点网；3、高程控制网的基准点一般要选用3个以上城市二等基本高程点作为起算点，并均匀分布；4、长期沉降监测控制网基准点应沿线路每隔2～3km布设一个深埋水准点，与城市二等水准点组成长期沉降监测高程基准网；深桩基准点的桩底应进入持力层或稳定土层，确保桩端在变形影响深度以下；5、长期变形监测高程控制基准网应定期进行复测，复测频率为一年一次；6、高程控制网的主要技术要求详见下表。3基准点及监测点的布置方法高程监测水准测量等级每千米高差中数中误差（mm）水准仪等级水准尺往返较差、附合或环线闭合差（mm）偶然中误差MΔ全中误差Mw高程基准控制网国家一等±0.45±1.0DS1铟瓦尺或条码尺±沉降监测水准网国家二等±1±2.0DS1铟瓦尺或条码尺±L8.1L4高程控制网的主要技术要求注：1、L为往返测段、附合或环线的路线长（以km计）；2、采用数字水准仪测量的技术要求与同等级的光学水准仪测量技术要求相同。3基准点及监测点的布置方法（2）深桩水准点的埋设方式深桩水准基准点标石埋设应符合下列要求：1基准点宜采用钻机钻孔的方式埋设，基准点底部埋设深度应至相对稳定的土层，钻孔底封堵厚度宜为360mm，基点底靴厚度宜为1，000mm。2基准点分为内管和外管，外管直径宜为75mm，内管直径宜为30mm，基准点顶部距离井盖顶宜为300mm，井底垫圈面距基准点顶部高度宜为700mm；3保护井壁宜采用砖砌，井壁厚度宜为240mm，井底垫圈宽度宜为370mm，井深宜为1，000mm；井盖宜采用钢质材料，井盖直径宜为800mm；井口标高宜与地面标高相同。12345671233764583基准点及监测点的布置方法3.2变形监测点的布设（1）变形监测点的布设原则1应根据结构特点、施工工法、工程地质条件及环境条件等进行布点。2监测点应稳固、明显、结构合理，且不影响轨道交通的正常运营，正常维修不影响监测点位置变化。3监测点应避开障碍物，且便于观测和长期保存。4车站内左右线的沉降监测点应设置在同一横断面上，以便判断车站结构横向沉降差异和倾斜程度。3基准点及监测点的布置方法（2）地下车站主体结构沉降监测点布设标准长度车站（160～200m）：在地下车站站台层纵向的1/4、1/2和3/4处各布设1个监测横断面，每个断面的左、右线上各布设一个监测点，点位布设在道床轨道中间。车站长度大于200m时，按50m间距增设沉降监测点标准长度车站结构沉降监测点布置示意图3基准点及监测点的布置方法对于采取高等减震措施、特殊减震措施（钢弹簧浮置板）的结构区段来说，由于特殊减震措施自身会有一定的变形发生，在道床上布设监测点的同时，应在同一横断面的结构上布设监测点。特殊减震地段地下结构沉降监测点布置示意图3基准点及监测点的布置方法（3）盾构隧道竖向沉降变形监测点对于铺设一般道床的地段而言，沉降监测点应布设在整体道床上，并位于线路中心线上的两根轨枕中间。盾构隧道沉降监测点布设示意图监测点埋设应注意：避开道床伸缩缝、隧道结构变形缝；监测标志避开道床上层钢筋；避开管片接缝；不影响管片上其他重要管线的通过。3基准点及监测点的布置方法对于采取高等减震措施、特殊减震措施（钢弹簧浮置板）的地段，除了在道床上布设监测点外，应在同一横断面的行车方向右侧盾构隧道结构上布设监测点，以便更进一步掌握隧道结构的沉降情况。高等减震、特殊减震地段盾构隧道沉降监测点布设示意图3基准点及监测点的布置方法（4）隧道水平收敛监测点隧道水平收敛监测点应和沉降监测点布置在同一横断面上，监测点以膨胀螺丝固定在管片左右两腰，利用收敛仪测出两点间的距离。水平收敛变形测点布设图3基准点及监测点的布置方法（5）不同工法结构交接处、变形缝处的差异沉降监测点布设对运营线路控制差异沉降尤为重要，因此，在车站结构、明挖矩形隧道与区间盾构隧道交接处、明挖结构和隧道变形缝处两侧道床轨道中间，应各布设一个监测点，左、右线各布设1对，每座车站共布设4对。车站与隧道交接处结构差异沉降测点布置示意图3基准点及监测点的布置方法（6）联络通道沉降监测点布设每个联络通道布设两个沉降监测点，且和联络通道中心相交的隧道中心处应布设一个沉降监测点，便于监测联络通道和隧道的差异沉降值。联络通道沉降监测点布置示意图3基准点及监测点的布置方法（7）U型槽结构与地面段的差异沉降监测点布设U型槽结构与地面段交接处差异沉降测点布设图3基准点及监测点的布置方法4.1监测频率（1）试运营期开始前测取初始值，初始数据的测试次数应按规范要求不少于3次，取平均值。（2）试运营第一年，前半年的监测频率为3个月一次，半年时间共2次。两次监测数据稳定的地段在后半年的监测频率调整为6个月一次，前半年两次监测数据发现异常地段的监测频率仍为3个月一次，直到沉降稳定达到控制指标。（3）运营满一年，应对全线监测成果和结构安全状况进行评估。4监测频率及控制指标4.1监测频率（4）根据上年评估的结果，监测数据稳定的地段在运营第二、三年时每半年测量一次，变形出现异常或变形不稳定的地段仍按照3个月一次的监测频率进行监测，直到监测数据稳定或评估通过。（5）高程基准系统的复测频率为一年一次。（6）如遇沉降速率过大或发生异常情况时可进行加密观测，以便及时采取变形控制措施来确保行车安全，并对变形活跃的区段根据需要及相关论证，可以考虑将沉降观测时间间隔定得比其他区段要小，当采取沉降控制措施后沉降趋于相对稳定后，再可考虑将该区段的观测周期与全线相同。4监测频率及控制指标序号监测项目次控制值年控制值备注1轨道线路沉降监测（地下隧道和高架）±5mm±20mm建议值2联络通道沉降监测±5mm±20mm3盾构隧道断面收敛监测±5mm±10mm4高架桥立柱沉降监测±3mm±6mm5区间隧道的差异沉降±4mm/6隧道与车站结构的差异沉降±5mm/4.2变形控制标准根据《城市轨道交通工程测量规范》及其他城市地铁隧道监测的经验，长期监测变形控制值参照下表。监测控制值注：长期沉降监测变形值达到控制值的70%时为预警状态，变形值达到控制值的80%时为报警状态，连续两次预警视为报警状态。4监测频率及控制指标城市轨道交通运营线路专项监测224《城市轨道交通运营管理办法》(住建部第140号令)规定：（一）城市轨道交通应当在以下范围设置控制保护区：1、地下车站与隧道周边外侧50米内；2、地面和高架车站以及线路轨道外边线外侧30米内；3、出入口、通风亭、变电站等建筑物、构筑物外边线外侧10米内。（二）在城市轨道交通控制保护区内进行下列作业的，作业单位应当制定安全防护方案，在征得运营单位同意后，依法办理有关行政许可手续：1、新建、扩建、改建或者拆除建筑物、构筑物；2、敷设管线、挖掘、爆破、地基加固、打井；3、在过江隧道段挖沙、疏浚河道；4、其他大面积增加或减少载荷的活动。上述作业穿过地铁下方时，安全防护方案还应当经专家审查论证。运营单位在不停运的情况下对城市轨道交通进行扩建、改建和设施改造的，应当制订安全防护方案，并报城市人民政府城市轨道交通主管部门备案。1运营线保护区施工相关规定根据住建部《城市轨道交通运营管理办法》(第140号令)，北京、上海、广州等轨道交通建设运营城市相继制定出台了一系列地方法规和企业规定，对位于轨道交通保护区内施工的审批程序、建设方及参建方职责进行了明确规定，工程施工流程如图所示。建设单位提出申请对运营线路进行评估专项设计（设计、施工、防护、监测、应急）评审专项设计等报市交通管理部门备案施工后评估未通过通过2运营线保护区施工管理流程监测对象监测项目监测仪器综合监测精度影响区内监测布点（参考）地下线隧道结构竖向位移水准仪、静力水准仪、全站仪0.5mm每5m~20m设置1个；盾构隧道每3环~15环设置1个水平位移全站仪、准直仪1.0mm每5m~20m设置1个；盾构隧道每3环~15环设置1个纵向变形分析计算横向变形分析计算净空收敛收敛仪0.06mm每5m~20m设置1个；盾构隧道每3环~15环设置1个外壁附加荷载频率读数仪1.0%F.S每处设置2个~4个震动峰值速度频率及振幅读数仪1.0%F.S每处设置2个~4个地面线路基结构竖向位移水准仪、全站仪0.5mm每5m~20m设置1个水平位移全站仪、准直仪1.0mm每5m~20m设置1个纵向变形分析计算横向变形分析计算高架线桥梁结构竖向位移水准仪、静力水准仪、全站仪0.5mm每墩柱设置1个水平位移全站仪、准直仪1.0mm每墩柱设置1个纵向变形分析计算横向变形分析计算梁体挠度全站仪1.0mm每相邻墩柱间梁体设置1组梁板柱附加应力应变计1.0%F.S根据设计需要3监测点布置方法和要求监测对象监测项目监测仪器综合监测精度监测布点道床结构竖向位移水准仪、全站仪0.5mm每5m~20m设置1个水平位移全站仪、准直仪1.0mm每5m~20m设置1个轨道竖向位移水准仪0.5mm每5m~20m设置1个轨距轨距尺1mm每5m~10m设置1个水平轨距尺1mm每5m~10m设置1个三角坑轨距尺1mm无缝线路钢轨位移位移计、全站仪0.2mm影响区两侧每条钢轨上各设置2个岩土体土体水平位移测斜仪4mm/15m邻近建设项目设置2个~4个土体分层沉降分层沉降仪5mm邻近建设项目设置2个~4个地下水位变化地下水位计5mm邻近建设项目设置1