隧道竖向位移监测精度浅析

杨爱琴

（甘肃工业职业技术学院， 甘肃 天水 741025）

1 工程概况及监测重难点

台州市域铁路S1 线一期土建工程一工区包含1 个中心停车场、出入线路基、正线路基和羊头山隧道；羊头山隧道位于中心停车场至台州中心站区间隧道，全长854m，其中674m 为单洞双线隧道，180m 为单洞单线隧道。该隧道采用采用矿山法施工方案。

羊头山隧道与杭绍台铁路下北山隧道并行，位于杭绍台铁路隧道侧下方，两隧道最小水平间距12.45m，最小垂直距离2.46m。根据《杭绍台铁路与市域S1 线下北山隧道并行施工阶段技术方案专家评审会会议纪要》，为保证两隧道并行施工过程中的安全和质量，杭绍台铁路隧道二衬必须滞后S1 线掌子面50m，两隧道掌子面必须保持30m 距离。针对以上重难点，会议要求杭绍台下山北隧道需增加B类监测项目，同时羊头山隧道施工监测过程中应加强杭绍台铁路联系和协调、监测数据共享、实时信息反馈，修正支护参数，如若水平及竖向位移超过警戒值，应及时采取有效措施应对，确保施工过程中建构筑物及隧道的安全。

2 竖向位移监测网布设

竖向位移监测网的网点，宜分为基准点、工作基点和变形观测点。变形监测网应由基准点、工作基点和变形监测点组成，基准点和工作基点组成控制网。变形监测网应每次监测时联测布设的工作基点，采用闭合往返、附合或环线闭合路线。利用已有高程控制点（3 个以上）作为基准点，新布设水准点作为工作基点，共同构成竖向位移控制网。

3 竖向位移监测控制点布设及保护要求

（1）竖向位移监测控制网宜与台州市域铁路S1 线轨道交通工程高程系统一致。

（2）竖向位移监测控制网一般布设成闭合、附和水准路线或结点水准网。

（3）竖向位移监测控制网基准点应不少于3 个，可以埋设在变形区域外的基岩露头上、密实的砂卵石层或原状土层中、或者稳固建筑物的墙上。条件有限制时，也可在变形区内选择符合规范埋深的深层金属管作为基准点，但是金属管底应在变形影响深度以下。

（4）当监测工程距离基准点较远时，必须布设工作基点。

（5）在工程施工前必须布设好基准点和工作基，并将其埋设在相对稳定土层内或布设于高层建筑的结构上，经观测确定稳定后再使用；工作基点由基准点引测，根据现场实际情况，布设于距基坑4 倍开挖深度（施工影响范围以外的稳定区域）以外且不小于50m，数量不少于3 个。

4 竖向位移监测方法及精度

4.1 竖向位移监测方法及主要技术指标

竖向位移监测网的网点一般分为基准点、工作基点和变形观测点。变形监测网应由基准点、工作基点和变形监测点组成，基准点和工作基点组成控制网。竖向位移监测采用几何水准测量方法，按照《轨道交通工程测量规范》（GB50308-2017）中变形监测Ⅰ、Ⅱ等网的技术指标执行，并将所有工作基点与线路一起进行测量和误差改正。

4.2 监测精度要求

结合工程监测项目中竖向位移监测点坐标中误差和竖向位移控制值的要求，根据《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2017），工程监测等级应满足一级对应的技术要求。

4.3 数据处理及检测精度评定

1）成果验算

日常沉降监测完成后，应进行测量成果验算，确认往返测闭合差、环线闭合差、附合线路闭合差、每千米偶然中误差、每千米全中误差是否超限，如果超限应分析原因，对存在疑问的测段进行重测。

2）平差及精度评定

各项限差验算满足“规范”要求后，将测量成果输平差软件中进行水准网平差。平差时以测站定权，先验单位权中误差取规范要求的测站中误差±0.15mm。

平差后对成果精度进行评定，主要精度评定指标为：平差后单位权中误差即平差后测站中误差、监测点高程中误差、相邻工作基点高差中误差。

5 竖向位移监测精度分析

在施工期间，竖向位移的监控结果除以报表形式向有关单位上报外，监控人员还必须对监控的结果进行及时分析与处理，及时完成沉降曲线图的绘制，同时对监测结果进行回归分析，并计算沉降预测量。

1）在施工过程中的不同施工阶段，监控量测员就应将量测结果及时绘制成地面沉降曲线（散点图）。同时，在图上应标注量测结果所对应的施工工序，以便直观了解变位随施工的变化情况，用来检验各施工阶段安排是否合理，工序安排是否紧凑。

2）为了预测沉降趋势和最终沉降量，用来判断围岩和支护结构的稳定性，还要根据沉降曲线图的形状，选择拟合较好的函数进行回归分析。

回归分析时应注意：

1）回归分析必须具备足够的数据，故经过一个月的连续测试以后方可进行。

2）回归分析时，还应考虑开挖造成的位移突变和台阶的影响。

①首先绘制时间——位移曲线（散点图）和距离——位移曲线图。

图2 曲线图

②然后，只有当时间——位移曲线趋于平缓时，就可选取合适的函数形式进行回归分析。

③如上图2 所示图中，正常曲线反映了位移随时间的变化量和距掌子面距离的前推进趋势逐渐稳定，表明围岩处于稳固状态，支护系统有效且可靠；而反常曲线则出现了反常的急剧增长现象，表明围岩和支护已经处于不稳定的状态。此时应立即采取措施，施工中应减少对围岩的扰动，加强对拱脚的处理，及时施作仰拱，地质条件差并有涌水时，应采取地面预注浆或洞内环形固结注浆，同时加强监视，必要时应立即停止开挖，并进行施工处理。