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隧道动态监测

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运行中的地铁隧道变形动态监测

摘 要 文章结合广州市“仓边复建综合楼项目”工程施工监测方案，对受紧邻基坑施工扰动影响的
运行中地铁隧道变形的动态监测方法进行了分析，采用TCA2003全站仪的全自动动态监测系统，可以
24 h无人值守、连续监测运行中的地铁隧道变形，且每次监测可在地铁运行间隔内迅速完成。监测到
的数据可以实时提供给施工方，以指导当前及下一步的施工，在工程应用中取得了良好的效果。
关键词 地铁隧道 连续运行 基坑开挖 变形动态监测

1 概述
在我国已有地铁的城市中，地铁沿线（非常靠近地铁隧道）的深基坑越来越多，如何在基坑开挖
中保护正在运行中的地铁隧道，是一个十分现实的问题。采用信息化施工及监测方法，可以有效地指
导基坑施工过程，施工中采用的时空效应法、逆作法、注浆法和基坑加固方法等均可达到保护邻近隧
道、控制变形的目的。而常规的地铁变形监测如连通管法、巴塞特法等，在运行的地铁隧道中进行监
测相当困难，主要是因为地铁运行间隔很短，运行期间绝对不允许测量人员进入，为此，须有一种简
便的、无人值守、自动的动态监测方法，可在很短的时间间隔内，迅速完成隧道的变形监测，并为邻
近基坑的施工提交监测数据。
广州市 “仓边复建综合楼项目”与广州地铁1号线平行，西侧基坑距区间隧道（公园前站～农讲所
站）北线最近处约4 m，东侧基坑距北线隧道最近处约8 m，基坑开挖深度约为10.5 m，采用地下连
续墙围护，兼做承重结构。基坑开挖将对地铁1号线构成威胁，为保证地铁的安全运行，必须在基坑
开挖过程中对运行中的隧道变形进行不间断监测。

2 自动化动态监测系统
2.1 监测要求
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由于地铁隧道在一天中的三分之二以上的时间是处于全封闭的运营状态，绝对不允许监测人员进
入隧道内工作，所以要求必须在隧道内设置自动化监测系统代替人工操作，实现对隧道水平、垂直位
移的连续、精确监测。考虑到地铁运行的间隔很短，所采用的监测系统应能在3～5 min内完成隧道（受
影响的区间段）的变形监测，以掌握基坑开挖施工引起地铁1号线隧道变形规律及特性。
2.2 监测范围
地铁1号线下行线“农讲所站～公园前站”区间隧道沿基坑的60 m及两端各向外延伸45 m（约150
m）的范围。监测内容为隧道的水平和垂直位移。
2.3 自动化动态监测系统的构成
一个完整的自动化动态监测系统是指在无需操作人员干预的条件下，实现自动观测、记录、处理、
存储、报表编制、预警预报等功能，它由一系列的软件和硬件构成，整个系统配置包括：TCA自动化
全站仪、棱镜、通讯电缆及供电电缆、计算机与专用软件。
2.3.1 TCA自动化全站仪
TCA自动化全站仪能够自动整平、自动调焦、自动正倒镜观测、自动进行误差改正、自动记录观
测数据，其独有的ATR（Automatic Target Recognition，自动目标识别）模式，使全站仪能进行自动
目标识别，操作人员一旦粗略瞄准棱镜后，全站仪就可搜寻到目标，并自动瞄准，不再需要精确瞄准
和调焦，大大提高工作效率。
TCA2003是Leica TCA自动化全站仪中的一种（见图1），该仪器测角精度为0.5〞，测距精度为
1 mm±1 ppm。可通过专用的控制软件来控制观测目标、设定观测周期。
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2.3.2 Leica标准精密测距棱镜
棱镜作为观测标志，利用膨胀螺丝固定在隧道内侧（见图2），其数目可按实际需要设定，该标
志能被TCA2003全站仪自动跟踪锁定，以实施精密测角和测距。

2.3.3 计算机
计算机利用电缆和全站仪连接，并装有专用软件以实现整个监测过程的全自动化，既能控制全站
仪按特定测量程序采集监测点数据，并将测量成果实时进行处理，以便及时发现错误，杜绝返工，也
可以对各个观测周期的监测数据进行存储并生成监测报告。
2.3.4 其它设备
其它设备包括温度计﹑气压计﹑湿度计、连接电缆、外接电源等；温度计﹑气压计﹑湿度计用于测定空
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气的温度、压力和湿度，将测定结果输入到计算机中，对观测结果进行修正，以提高观测精度。
2.3.5 实时控制软件
GeoMos Monitor是专门用于监测的、与TCA2003全站仪配套的变形测量软件，其在Windows环
境下运行，并将数据存储在SQL Server数据库中，它既可按操作者设定的测量过程和选定的基准点、
观测点进行相应的测量处理，也可快速建立三维坐标、位移量以及其它相关数据库，实现数据的快速
存储、检索、编辑，可实时显示量测数据，并进行实时处理或后处理，能实时显示图形或事后显示。
2.3.6 后处理软件
采用自己编制的软件，利用和GeoMos的软件接口，对测量数据进行后处理，按施工方要求的格
式将监测点的位移变化转化为标准图表的形式直观地表达出来，绘制出监测报表和位移曲线，自动实
现数据分析、报警以及报表生成的功能，可以根据用户的要求提供报表的形式。

3 施工监测
3.1 测点布设
测点分为测站点、基准点以及观测点3类，测点布设在区间隧道K9+920~K10+070约150 m的
范围之内。基准点用来检验测站是否产生位移，位于基坑影响区域外的东、西2点；观测点沿隧道每
隔约10 m布设1个，如图3所示。
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观测点和基准点都采用棱镜作为观测标志（可实现在水平方向上和垂直方向上的旋转），固定在
支座上，支座采用膨胀螺丝固定在隧道管片上，安装高度低于2 m（以确保安装时不需要停电作业，
并不对行车造成影响）。仪器设置在施工影响区域的中央（隧道的南侧），固定在观测台上（避免对
中误差），并在旁边放置稳压电源。
为了更好地掌握地铁运行状况和控制隧道受基坑施工的影响，在不同位置设置典型观测断面（断
面具体数目结合基坑开挖深度及影响范围设定）。坐标系设置为自定义坐标系。
3.2 观测方法
通过控制软件，在每个观测周期开始前，利用东、西2个基准点，4测回推算出测站点的坐标，
然后，四测回对所有的点进行自动观测，得到观测点的坐标。基坑开挖深度较浅时，可以减少观测频
率。随着基坑开挖深度的不断增加，24 h实时观测，并加大重点部位的观测频率。
3.3 测量数据
表1为不同测点的监测报表，图4是D12点的累计位移—时间的曲线图。

3.4 测量误差分析
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3.4.1 误差来源
测量的误差来源于仪器的系统误差、测站和目标的对中误差、外界环境的影响、测量仪器的影响。
⑴ 仪器的系统误差主要是由仪器本身构造引起的，为保证精度，需在测量前对仪器进行检校，仪
器即使在检校后还有残余的系统误差。但由于监测需要得到的是2次测量之间的位移值，因此系统误
差可以基本消除。
⑵ 由于测站点、观测点均采用强制对中措施，而且标志埋设后在整个观测过程中不再重新安置，
因此，测站、目标的对中误差可忽略不计。
⑶ 由于本次监测需要实时监测，而地铁隧道的湿度较大，对测距的精度会有影响，但地铁隧道内
的温度﹑气压﹑湿度均比较稳定，因此，可不考虑这些外界环境因素对观测结果的影响，可在观测过程中
利用数学模型进行修正。而列车运行带来的震动却对观测结果的影响较大，故应尽量避免在这一时段
进行观测。
⑷ 本次测量采用TCA2003全站仪观测，其测角精度0.5″，测距精度1 mm±1 ppm，因此，其是
影响测量的主要误差源。
3.4.2 误差分析
此次监测主要的误差来源是仪器的测角误差和测距误差，仪器的测角精度为0.5″，100 m的监测
范围内由测角所引起的最大误差为±0.12 mm；仪器的测距精度为1 mm±1 ppm，其中1 mm为固定
误差，±1 ppm为比例误差(1 mm/km)，即100 m的距离由测距所引起的误差为±0.1 mm，距离测量
采用四测回观测仪器引起的误差为±0.5 mm；根据各点给定的初始坐标估算，点位的平面精度约±0.5
mm，Z方向的精度与竖直角的大小有关，精度略低，但仍可以保证±1 mm的精度，能够满足施工及
甲方对地铁保护的要求。

4 结论

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隧道监控量测技术应用_交通运输_工程科技_专业资料

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幅口段、浅埋 段h.0≤2b)
0.5m m
2次/d； 开挖面距量测断面前后＜5b时，1次 /2~3d； 开挖面距量测断面前后＞5b时，1次
/3~7d.。
4.1 地质、支护状态观察
该项目包括对掌子面观察和支护结构的支护效果观察。掌子 面工程地质和水文地质情况观察包括岩石的名称、岩层产状、断 层、层理、节理等结构面的分布、走向、产状。每茬炮后需要观 测一次。支护状态观察包括初期支护状态和已施工区域支护效果 观察。如喷射砼开裂部位、宽度长度及深度。二次衬砌的整体性 、防水效果等，每天观察一次。洞内状态观察是可靠性很高且最 直接的判断资料。对洞外边仰坡稳定和地表渗透观察按要求进行 描述；做好相关的观察记录。观察使用地质罗盘、地质锤、钢卷 尺、放大镜、秒表、手电、照相机或摄像机等。
4.3 拱顶下沉量测
拱顶下沉量测数据，主要用于确认围岩的稳定性。测点布设方法 是在拱顶中心位置，常与周边量测点布设在一起，即布在主量测断面。 用凿岩机钻孔，然后将藕合剂（锚固剂）置入孔中，最后将收敛预埋 件敲入，旋正收敛钩，以利收敛计悬挂和观测。待凝固后，拱顶下沉 量测采用收敛计进行数据采集。
拱顶下沉量测的方法常有三种：
2、监控量测的目的及意义
（1）确保安全：为此需要掌握围岩和支护状态，进行动态管理，根据 量测信息，预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然。 （2）指导施工：量测数据经过分析处，总结隧道围岩及支护变形规律 ，预测和确认围岩最终稳定时间，指导施工顺序和施作二次衬砌时间， 以安排合理的施工顺序和二次衬砌施作时机。 （3）修正设计：根据隧道开挖后所获得的量测信息，进行综合分析， 修正支护参数和检验施工预设计，确保设计与施工的合理性和经济性。 （4）积累资料：已有工程的量测结果可以直接应用到后续同类围岩中 或者间接地应用到其他类似的工程中，作为设计和施工的参考资料。
浅埋暗挖隧道工程的监测技术要求

浅埋暗挖隧道工程的监测技术要求

浅埋暗挖隧道工程的监测技术要求1.1一般规定1.浅埋暗挖隧道必须结合施工对地表、地层的支护结构的动态进行量测，及时反馈信息，指导设计和施工。

2.承包商应根据隧道的地质地形条件、支护类型和参数、施工方法以及有关条件制定现场监控量测方案，上报监理工程师审批。

方案的主要内容应包括：量测项目及方法、量测仪器的选定、测点布置、数据处理及量测人员组织等。

1.2工程地质与支护状况的观察1.洞室开挖或爆破作业完成后，应立即进行工程地质状况的观察记录和地质描述。

以判断围岩稳定性和预测开挖面前方的地质条件，为地层超前支护提供真实的地层参数。

2.初期支护完成后，应进行喷层表面观察、记录和裂缝描述。

以直接判断围岩、洞室的稳定和支护参数的检验是不可缺少的。

1.3地表沉降量测浅埋软弱围岩的地铁隧道开挖，围岩体的形态变化很大程度反映在地表沉降上，通过地表沉降量测，测出扰动范围及最大沉降量，判定围岩稳定性，以便采取措施。

1.测点布置沿隧道轴线方向每5〜50m设一个量测断面,每断面对称布置7〜11个测点，中线方向每5〜20m应布设一个测点。

测点应不至移动、丢失，并用木桩或红油漆作好标记。

2.量测方法利用精密水准仪和钢钢塔尺，按照规定的频率和时间进行观测，并做好记录,绘制散点图。

隧道开挖前应在变形影响范围外，便于长期保存的稳定位置，埋设基准点，进行水准布网，测得量测点初始读数。

3、量测频率当开挖面距量测断面前后距离小于2倍开挖洞径时，每天应观测1〜2次；当距离小于5倍洞径时，应每2天对该断面量测点观测1次；当距离大于5倍洞径时，应每7天对该断面量测1次。

1.4地中位移量测1.仪器的选择与率定根据围岩工程地质特性及便于仪器安装和采集数据，宜采用钢弦式双线圈连续激振型四点位移计，数据采集使用钢弦频率计。

四点位移计的率定采用率定台，用频率计读出频率值，反复率定完毕后应采用平均法计算位移计传感器系数，每次率定误差应小于2.5%02.仪器安装与埋设在有代表性地段设断面进行监测布点，每断面布点宜为3〜5个孔，测量定出安装仪器的位置，用潜孔钻或工程地质钻孔钻直径IOOmm的孔，孔深比设计要求深20〜30cm,安装前应将孔冲洗干净，并检查钻孔的位置方向、孔深，钻孔轴线偏差不大于3。

隧道工程安全监控系统在隧道施工中的应用与效果分析

隧道工程安全监控系统在隧道施工中的应用与效果分析

隧道工程安全监控系统在隧道施工中的应用与效果分析摘要：随着城市化的快速发展，隧道工程在交通建设中占据了越来越重要的地位。

然而，隧道施工环境的复杂性和封闭性，使得施工过程中的安全问题变得尤为突出。

因此，为了保障隧道施工的安全，提高施工效率，隧道工程安全监控系统应运而生。

基于此，本文对隧道工程安全监控系统在隧道施工中的应用与效果进行分析，以供参考。

关键词：隧道工程；安全监控系统；隧道施工；应用；效果引言隧道工程安全监控系统是基于集成视频监控、环境监测、数据传输等技术的创新性解决方案，旨在实现对隧道施工过程的全面监控和管理。

该系统利用先进的科技手段，能够实时监测隧道内的环境参数变化、施工人员的活动情况，以及施工设备的运行状态，为隧道工程施工提供准确、快速、全面的信息反馈和数据支持。

通过隧道工程安全监控系统，在不断优化技术和完善管理机制的指导下，实现了隧道施工过程中的安全可控，助力隧道工程的顺利进行。

1隧道工程安全监控系统概述隧道工程安全监控系统是指针对隧道工程施工和运营阶段的安全管理需求，利用先进的信息技术、传感技术和通讯技术，对隧道建设所涉及的结构安全、环境参数、灾害风险等进行实时监测、数据采集、分析预警和响应处理的一套综合性系统。

其主要目的是通过持续不断地监测隧道内外部环境的各种参数变化以及工程结构的状况，及时发现并纠正可能存在的安全隐患，保障隧道工程的施工和运营安全。

对于隧道结构的变形、裂缝、应力、温度等进行实时监测，以及对围岩稳定性、地表沉降等进行监测，确保隧道结构的稳定性和安全性。

另外，监测隧道内外的空气质量、温湿度、气压、瓦斯浓度等环境参数，保证施工人员和设备的安全。

此外，对于隧道工程可能遇到的地质灾害、水文灾害、事故灾害等进行监测和预警，及时采取应急措施，保障工程的安全。

2隧道工程安全监控系统的主要功能2.1实时监测与预警功能隧道工程安全监控系统的实时监测与预警功能是其最基本且核心的功能之一。

浙江省公路隧道监控量测技术指南

浙江省公路隧道监控量测技术指南


前 言
为指导公路隧道的监控量测工作，使公路隧道施工监控量测符合安全适用、技术先进、 经济合理的要求，在总结近年来浙江省公路隧道施工监控量测经验的基础上，制定本指南。 本指南由浙江省交通建设工程监督管理局批准发布。 本指南主要起草单位：浙江省交通建设工程监督管理局、浙江省交通运输科学研究院、 绍兴市交通建设有限公司、绍兴市交通工程质量安全监督站。 本标准主要起草人： 本指南于 2017 年 8 月 1 日发布。
为了满足隧道设计、施工以及科研等特殊需要，在特定桩号里程或区域进行的具有代表性意义 的监控量测项目。 3.1.6 监测断面 the monitoring section
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测点或测线所在的隧道横断面。 3.1.7 周边收敛 the convergence displacement 隧道周边上两点间的相对位移，变化量称收敛值，定义正值为隧道内缩，负值为外扩。 3.1.8 拱顶下沉 vault settlement 隧道顶部测点的绝对沉降(量)，定义正值为隧道下沉，负值为上扬。。 3.1.9 地表沉降(或隆起) the surface settlement 隧道开挖影响区地表沉降，定义正值为地表下沉，负值地表隆起。。 3.1.10 控制基准 control values 保证隧道围岩及结构稳定规定容许位移值及力学指标。 3.1.11 信息反馈 information feedback 将监控量测中采集到的真实可靠、有效的监测数据及时反馈到建设单位、设计单位、监理单位 及施工单位，让参建各方及时掌握数据、管理施工风险、做到动态反馈设计与信息化施工。 3.2 符号 H——隧道埋深； B——隧道跨度； U——允许位移值； BQ——围岩基本质量指标； [BQ]——围岩基本质量指标修正值； Rc——岩石单轴饱和抗压强度； K1——地下水影响修正系数； K2——主要软弱结构面产状影响修正系数； K3——初始应力状态影响修正系数； Kv——岩体完整性系数； Jv——岩体体积节理数； u——位移； v——位移速率； l——掌子面与监测断面距离； K——安全系数。 4 一般规定 4.1 总体要求 4.1.1 建设管理、设计、施工及监测单位要各司其职，明确管理流程和各自职责，由建设单位牵头 建立公路隧道动态反馈设计及信息化施工、监测体系。 4.1.2 建设单位或施工单位应委托有相应资质的专业单位独立开展监控量测工作。 4.1.3 设计单位应进行监控量测设计并明确监测项目、监测断面、监测频率及控制基准。