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【摘要】根据中华人民共和国安全生产法，业主委托独立于城市地铁设计方、施工方和监理方，以具有相应资质的单位作为第三方监测，从而在地铁施工期间对地铁施工沿线一定范围内的地表、道路、管网、重要建（构）筑物等进行沉降和水平位移进行监测，为业主提供及时、可靠的用以评定地铁施工对周边环境影响的监测数据和信息，并对可能发生的安全隐患或事故进行及时、准确的预报，使有关部门有时间做出相应决策，避免重大事故的发生。由于城市地铁和城市轨道交通施工的特殊性，为了加强对其施工和运营阶段的监测，提前预知和避免不必要的损失，第三方监测就尤其重要。文章结合西安市地铁2号线南延段第三方监测实例，论述了第三方监测各监测项目实施的技术方法，并对其中部分测项的实施及数据处理进行了研究。文中以会展中心站至三爻站暗挖区间地表沉降监测数据为依据，发现了浅埋暗挖法施工过程中该隧道地表沉降的一种变化趋势及规律，分析了该区间地表沉降严重的原因，为隧道的正常、安全、顺利施工提供了保障。
【关键词】城市地铁；第三方监测；地表沉降
第三方监测的实施，是业主为地铁工程土建施工加设的一道安全防线，适合我国在重大工程建设领域与国际接轨的要求。第三方监测可对承包商的施工监测数据进行监督、对比和检验 ，并利用现代数理统计理论对监测数据进行处理、分析和预测[1]，可为发包人提供及时、可靠的信息用以评定地铁结构工程在施工期间的安全性及施工对周边环境的影响，并对可能发生的危及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，以便及时采取有效措施，避免事故的发生。
1、研究内容
西安市地铁二号线会展中心至韦曲南站段（含韦曲南站站后配线及潏河停车场出入段线）的地铁基坑、隧道及站线结构物外缘两侧30m范围内（或2倍基坑开挖深度或2倍隧道埋深范围）的地下建（构）筑物、地下管线、地表及道路等。本工程第三方监测的主要内容包括：
（1）围护桩顶水平位移监测
（2）围护桩（土）体变形监测
（3）支撑轴力监测
（4）隧道拱部下沉监测
（5）隧道内净空收敛监测
（6）建（构）筑物沉降监测
（7）地下管线沉降监测
（8）地表沉降监测
（9）地下水位监测
2、作业方法、數据计算与成果分析
2.1道路地表及建（构）筑物沉降监测
地表沉降监测点布置于受施工影响范围内的地表，工程的重大风险源应加密布设监测点；建（构）筑物的沉降监测点布设于受施工影响范围内的建（构）筑物的主要墙角或柱基上，及不同结构分界处的两侧等[2]。地表及建（构）筑物沉降观测采用几何水准测量方法，使用Trimble DiNi03电子水准仪观测。
观测完成后形成原始电子观测文件，通过数据传输处理软件传输至计算机，进行相应检验或测量平差计算 ，最后求出每个观测点的当期变化量、累计变化量及变化速率等数据[3]。监测点预警判断分析原则如下：①将阶段变形速率及累计变形量与控制标准进行比较，判断警戒状态情况。②如阶段变形速率或累计变形值大于预警值而小于控制值则为预警状态，如数据显示大于控制值时，为报警状态，如数据显示达到警戒标准时，应结合巡视信息，综合分析施工进度、施工措施情况，查看附近支护围护结构稳定性、地表表观变化情况，进行综合判断；③当分析确认有异常情况时，应立即通知有关各方采取措施。
2.2围护桩顶水平位移监测
监测点按第三方监测设计图纸布点位置在基坑四周围护结构桩顶上设置，布置的原则为：①测点应尽量布设在基坑圈梁、围护桩的顶部等较为固定的地方，以设置方便，不易损坏，且能真实反映基坑围护结构桩顶部的侧向变形为原则；②边长大于30m的按间距30m布点（按四舍五入原则计），小于30m的，按1点布置；结构关键位置处增加布置测点；③测点设置强制对中标志或在围护桩顶部贴反射片。
观测记录采用全站仪测量记录程序进行，观测时可完成各项限差指标控制，观测完成后形成电子原始观测文件，通过数据传输处理软件传输至计算机，使用控制网平差软件进行严密平差，得出各点坐标。
通过各期变形观测点二维平面坐标值，计算投影至垂直于基坑方向的矢量位移，并计算各期阶段变形量、阶段变形速率、累计变形量等数据。
2.3围护桩（土）体变形监测
测点布置于主体基坑围护桩体内及围护结构外围土体内。监测仪器采用CX-06A型测斜仪以及配套PVC测斜管。
数据处理时，首先必须设定好基准点，围护桩桩体变形观测的基准点一般设在测斜管的底部。当被测桩体产生变形时，测斜管轴线产生挠度，如图2-1所示。用测斜仪确定测斜管轴线各段的倾角，便可计算出桩体的水平位移。设基准点为O点，坐标为（X0，Y0），于是测斜管轴线各测点的平面坐标由下列两式确定：
当或>0时，表示向X轴或Y轴正向倾斜，当 或<0时，表示向X轴或Y轴负向倾斜，由上式可计算出测斜管轴线各测点水平位置，比较不同测次各测点水平坐标，便可知道桩体的水平位移量。
2.4地下管线监测
本监测项目监测方法、数据采集及分析处理同地表及建筑物沉降监测相关内容。
2.5地下水位监测
地下水位监测可采用钢尺水位计，钢尺水位计的工作原理是在已埋设好的水管中缓慢向下放入水位计测头，当测头接触到水面时，启动讯响器，此时读取测量钢尺在管顶位置的读数，每次观测读数两次，取平均值，每次读取管顶读数对应的管顶位置应一致，并固定读数人员。根据管顶高程、管顶与地面的高差，即可计算地下水位的高程和埋深。
2.6洞内拱顶沉降及隧道净空收敛监测
拱顶沉降观测采用精密水准测量方法，洞壁收敛采用数显式数字收敛计进行监测。基点应埋设在稳固不受施工影响的区域并应定期与地面水准控制点进行联测。 隧道内空收敛量测在钢尺上选择一个适当孔位，将钢尺套在尺架的固定螺杆上。孔位的选择应能使得钢尺张紧时支架与百分表（或数显表）顶端接触且读数在0～25mm的范围内。拧紧钢尺压紧螺帽，并记下钢尺孔位读数。
隧道拱部沉降数据处理及分析和地表沉降观测的数据处理及分析一致。
3、监测实例
本文以西安市轨道交通2号线南延段工程会展中心站至三爻站区间的第三方监测为例，详细说明第三方监测的方法。
3.1工程概况
从2号线一期终点会展中心站引出后，沿长安路南行，其间下穿西安绕城高速，线路最终南行进入三爻站。长安南路为城市主干道，车流量大，道路下有多条市政地下管线。区间穿f11、f12两条地裂缝。在区间南北两侧处有多栋建筑物离线路较近。
3.2结构设计及施工工法
采用矿山暗挖法施工。区间断面为单线单洞马蹄形隧道，最小线间距13m，线路为单面坡，最大坡度15.168‰。
3.3监测工作内容
（1）监测对象和项目
本区间主要的监测对象及监测项目如表3-1所示。
2）监测频率
现场监测频率如表3-2所示。
（3）作业方法
监测作业的实施方法如本文第二节中所述。
（4）成果分析
本区间施工周期长，扰动大，对地表及建（构）筑物的影响较大。本区间穿两条地裂缝，并下穿西安绕城高速立交桥，两者皆属重大风险源，在城市地铁区间工程中较为典型。同时，地裂缝在国内城市中属少见的地质情况，对于地裂缝区域工程的监测，没有先例可以借鉴。
本文选取会展中心至三爻站暗挖区间2号竖井隧道地表沉降项目为例，对监测数据进行分析。图3-1为地表沉降时程曲线图。
从图3-1中可以看出：在监测过程中，当监测点位在隧道开挖面前50m之前，沉降速率很小，累计沉降量一般都在0mm～10mm之间，当监测点位在隧道开挖面后20m～50m范围内时，点位沉降速率明显增大，最大点位沉降速率达到4.47mm/天，最大累计沉降量达到约9cm。当开挖面过监测点位约50m后，沉降点位趋于稳定。根据《西安地铁2号线南延段岩土工程勘察报告》，人工填土在YDK21+160～YDK21+500段，填土厚度达2.7～10.0m，且主要以杂填土为主。由此可以看出，上述情况发生的主要原因为：由于杂填土层受暗挖施工扰动影响较大，是本区间的重大风险源。但上述情况显示，沉降速率是有一定规律的，只要发现此规律，就能在点位沉降急剧时采取一定的措施，避免因停止施工引起的工程事故及各种损失。
结论：
综上所述，在第三方监测中地表沉降速率的变化是有规律可循的，只要仔細研究大量的监测数据及沉降曲线图，我们就能发现一定的规律，从而更好的保障城市地铁的安全施工。
目前我国在建地铁第三方监测多采用人工方法进行，浪费了大量的人力、物力及财力。监测工作智能化与自动化的实现需要测绘工作者进一步的探索与努力。今后随城市地铁工程内容的不断丰富，城市地铁第三方监测项目也将不断的完善与成熟，相信我国城市地铁第三方监测技术将在很短的时间内有一个很大的发展，并步入世界先进行列。
参考文献：
[1]陈永奇，吴子安，吴中如.变形监测分析与预报[M].北京：测绘出版社，1997：69～76.
[2]GB50026-2007，工程测量规范[S].2007：116～121.
[3]吴子安.工程建筑物变形观测数据处理[M].北京：测绘出版社，1989：125～130.
【关键词】城市地铁；第三方监测；地表沉降
第三方监测的实施，是业主为地铁工程土建施工加设的一道安全防线，适合我国在重大工程建设领域与国际接轨的要求。第三方监测可对承包商的施工监测数据进行监督、对比和检验 ，并利用现代数理统计理论对监测数据进行处理、分析和预测[1]，可为发包人提供及时、可靠的信息用以评定地铁结构工程在施工期间的安全性及施工对周边环境的影响，并对可能发生的危及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，以便及时采取有效措施，避免事故的发生。
1、研究内容
西安市地铁二号线会展中心至韦曲南站段（含韦曲南站站后配线及潏河停车场出入段线）的地铁基坑、隧道及站线结构物外缘两侧30m范围内（或2倍基坑开挖深度或2倍隧道埋深范围）的地下建（构）筑物、地下管线、地表及道路等。本工程第三方监测的主要内容包括：
（1）围护桩顶水平位移监测
（2）围护桩（土）体变形监测
（3）支撑轴力监测
（4）隧道拱部下沉监测
（5）隧道内净空收敛监测
（6）建（构）筑物沉降监测
（7）地下管线沉降监测
（8）地表沉降监测
（9）地下水位监测
2、作业方法、數据计算与成果分析
2.1道路地表及建（构）筑物沉降监测
地表沉降监测点布置于受施工影响范围内的地表，工程的重大风险源应加密布设监测点；建（构）筑物的沉降监测点布设于受施工影响范围内的建（构）筑物的主要墙角或柱基上，及不同结构分界处的两侧等[2]。地表及建（构）筑物沉降观测采用几何水准测量方法，使用Trimble DiNi03电子水准仪观测。
观测完成后形成原始电子观测文件，通过数据传输处理软件传输至计算机，进行相应检验或测量平差计算 ，最后求出每个观测点的当期变化量、累计变化量及变化速率等数据[3]。监测点预警判断分析原则如下：①将阶段变形速率及累计变形量与控制标准进行比较，判断警戒状态情况。②如阶段变形速率或累计变形值大于预警值而小于控制值则为预警状态，如数据显示大于控制值时，为报警状态，如数据显示达到警戒标准时，应结合巡视信息，综合分析施工进度、施工措施情况，查看附近支护围护结构稳定性、地表表观变化情况，进行综合判断；③当分析确认有异常情况时，应立即通知有关各方采取措施。
2.2围护桩顶水平位移监测
监测点按第三方监测设计图纸布点位置在基坑四周围护结构桩顶上设置，布置的原则为：①测点应尽量布设在基坑圈梁、围护桩的顶部等较为固定的地方，以设置方便，不易损坏，且能真实反映基坑围护结构桩顶部的侧向变形为原则；②边长大于30m的按间距30m布点（按四舍五入原则计），小于30m的，按1点布置；结构关键位置处增加布置测点；③测点设置强制对中标志或在围护桩顶部贴反射片。
观测记录采用全站仪测量记录程序进行，观测时可完成各项限差指标控制，观测完成后形成电子原始观测文件，通过数据传输处理软件传输至计算机，使用控制网平差软件进行严密平差，得出各点坐标。
通过各期变形观测点二维平面坐标值，计算投影至垂直于基坑方向的矢量位移，并计算各期阶段变形量、阶段变形速率、累计变形量等数据。
2.3围护桩（土）体变形监测
测点布置于主体基坑围护桩体内及围护结构外围土体内。监测仪器采用CX-06A型测斜仪以及配套PVC测斜管。
数据处理时，首先必须设定好基准点，围护桩桩体变形观测的基准点一般设在测斜管的底部。当被测桩体产生变形时，测斜管轴线产生挠度，如图2-1所示。用测斜仪确定测斜管轴线各段的倾角，便可计算出桩体的水平位移。设基准点为O点，坐标为（X0，Y0），于是测斜管轴线各测点的平面坐标由下列两式确定：
当或>0时，表示向X轴或Y轴正向倾斜，当 或<0时，表示向X轴或Y轴负向倾斜，由上式可计算出测斜管轴线各测点水平位置，比较不同测次各测点水平坐标，便可知道桩体的水平位移量。
2.4地下管线监测
本监测项目监测方法、数据采集及分析处理同地表及建筑物沉降监测相关内容。
2.5地下水位监测
地下水位监测可采用钢尺水位计，钢尺水位计的工作原理是在已埋设好的水管中缓慢向下放入水位计测头，当测头接触到水面时，启动讯响器，此时读取测量钢尺在管顶位置的读数，每次观测读数两次，取平均值，每次读取管顶读数对应的管顶位置应一致，并固定读数人员。根据管顶高程、管顶与地面的高差，即可计算地下水位的高程和埋深。
2.6洞内拱顶沉降及隧道净空收敛监测
拱顶沉降观测采用精密水准测量方法，洞壁收敛采用数显式数字收敛计进行监测。基点应埋设在稳固不受施工影响的区域并应定期与地面水准控制点进行联测。 隧道内空收敛量测在钢尺上选择一个适当孔位，将钢尺套在尺架的固定螺杆上。孔位的选择应能使得钢尺张紧时支架与百分表（或数显表）顶端接触且读数在0～25mm的范围内。拧紧钢尺压紧螺帽，并记下钢尺孔位读数。
隧道拱部沉降数据处理及分析和地表沉降观测的数据处理及分析一致。
3、监测实例
本文以西安市轨道交通2号线南延段工程会展中心站至三爻站区间的第三方监测为例，详细说明第三方监测的方法。
3.1工程概况
从2号线一期终点会展中心站引出后，沿长安路南行，其间下穿西安绕城高速，线路最终南行进入三爻站。长安南路为城市主干道，车流量大，道路下有多条市政地下管线。区间穿f11、f12两条地裂缝。在区间南北两侧处有多栋建筑物离线路较近。
3.2结构设计及施工工法
采用矿山暗挖法施工。区间断面为单线单洞马蹄形隧道，最小线间距13m，线路为单面坡，最大坡度15.168‰。
3.3监测工作内容
（1）监测对象和项目
本区间主要的监测对象及监测项目如表3-1所示。
2）监测频率
现场监测频率如表3-2所示。
（3）作业方法
监测作业的实施方法如本文第二节中所述。
（4）成果分析
本区间施工周期长，扰动大，对地表及建（构）筑物的影响较大。本区间穿两条地裂缝，并下穿西安绕城高速立交桥，两者皆属重大风险源，在城市地铁区间工程中较为典型。同时，地裂缝在国内城市中属少见的地质情况，对于地裂缝区域工程的监测，没有先例可以借鉴。
本文选取会展中心至三爻站暗挖区间2号竖井隧道地表沉降项目为例，对监测数据进行分析。图3-1为地表沉降时程曲线图。
从图3-1中可以看出：在监测过程中，当监测点位在隧道开挖面前50m之前，沉降速率很小，累计沉降量一般都在0mm～10mm之间，当监测点位在隧道开挖面后20m～50m范围内时，点位沉降速率明显增大，最大点位沉降速率达到4.47mm/天，最大累计沉降量达到约9cm。当开挖面过监测点位约50m后，沉降点位趋于稳定。根据《西安地铁2号线南延段岩土工程勘察报告》，人工填土在YDK21+160～YDK21+500段，填土厚度达2.7～10.0m，且主要以杂填土为主。由此可以看出，上述情况发生的主要原因为：由于杂填土层受暗挖施工扰动影响较大，是本区间的重大风险源。但上述情况显示，沉降速率是有一定规律的，只要发现此规律，就能在点位沉降急剧时采取一定的措施，避免因停止施工引起的工程事故及各种损失。
结论：
综上所述，在第三方监测中地表沉降速率的变化是有规律可循的，只要仔細研究大量的监测数据及沉降曲线图，我们就能发现一定的规律，从而更好的保障城市地铁的安全施工。
目前我国在建地铁第三方监测多采用人工方法进行，浪费了大量的人力、物力及财力。监测工作智能化与自动化的实现需要测绘工作者进一步的探索与努力。今后随城市地铁工程内容的不断丰富，城市地铁第三方监测项目也将不断的完善与成熟，相信我国城市地铁第三方监测技术将在很短的时间内有一个很大的发展，并步入世界先进行列。
参考文献：
[1]陈永奇，吴子安，吴中如.变形监测分析与预报[M].北京：测绘出版社，1997：69～76.
[2]GB50026-2007，工程测量规范[S].2007：116～121.
[3]吴子安.工程建筑物变形观测数据处理[M].北京：测绘出版社，1989：125～130.