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作者：楊開武單位：北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院

隨著地下交通工程的不斷飛速發(fā)展，地下工程施工中的各類安全監(jiān)測工作日益重要，針對既有交通工程的監(jiān)控朝自動化控制方向發(fā)展，尤其是新舊結(jié)構(gòu)的對接施工，除了新結(jié)構(gòu)施工本身對原有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響之外，還存在對接施工必須對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞的影響，雙重影響作用，使得整個施工過程中的安全監(jiān)控工作顯得更為重要，尤其是安全監(jiān)測工作的時效性與準(zhǔn)確性更為突出。文獻(xiàn)針對自動化安全監(jiān)測自動控制在地下工程穿越既有交通結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，但新舊結(jié)構(gòu)對接施工的安全監(jiān)測未見相關(guān)研究，對接施工與一般的下穿工程的特點與難點存在區(qū)別，特別是需要對既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，其破壞過程中的安全監(jiān)控量測至關(guān)重要。筆者根據(jù)實際新舊結(jié)構(gòu)對接施工中的安全監(jiān)測自動控制工程進(jìn)行了研究，為新舊結(jié)構(gòu)對接工程積累經(jīng)驗，對類似工程一定的現(xiàn)實意義。

1工程概況

某擬建地鐵車站與既有地鐵車站呈T形換乘。車站總長222.3m，總寬22.7m。車站主體結(jié)構(gòu)分為南段（長89.95m）、北段（長85.55m）。南北兩端為地下雙層雙柱三跨結(jié)構(gòu)，與中間段相連部分為單層箱形結(jié)構(gòu)，中間段為兩個單層馬蹄形單洞斷面，由兩個聯(lián)絡(luò)通道相連（圖略）既有車站南北換乘通道位于城市主要干道兩側(cè)，長度分別為195m和143m，均為平頂直墻和直墻拱斷面結(jié)構(gòu)。擬建車站與既有車站站廳層對接口處的結(jié)構(gòu)采用單跨平頂直墻結(jié)構(gòu)斷面，結(jié)構(gòu)凈空尺寸為6600mm(寬)×2450mm(高)，南北換乘通道與既有結(jié)構(gòu)拱墻開口尺寸為9600mm(寬)×3450mm(高)。

2安全控制要求

2.1關(guān)鍵點分析新舊結(jié)構(gòu)對接施工應(yīng)對原有結(jié)構(gòu)的側(cè)墻進(jìn)行破除，破口處位于邊拱結(jié)構(gòu)的下方，既有結(jié)構(gòu)破除使得結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部應(yīng)力變化，將引起結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，并且當(dāng)變形量過快或超過允許值將發(fā)生安全事故。本工程既有結(jié)構(gòu)為運(yùn)營中的地下軌道交通重要線橋隧工程路，對接施工過程中要求保持正常運(yùn)營狀態(tài)，結(jié)合本工程實際情況，要求在對接口破除施工期間，對既有結(jié)構(gòu)的拱頂進(jìn)行變形監(jiān)測，本工程的拱頂變形的安全監(jiān)測要求較高，控制允許值為0.5mm，并且利用自動化監(jiān)控技術(shù)，實現(xiàn)安全監(jiān)測自動控制的目的。

2.2安全監(jiān)控技術(shù)

2.2.1設(shè)備精度精度是測量工作中一個很重要的控制指數(shù)，它是精密度與準(zhǔn)確度的統(tǒng)一，對于測量設(shè)備往往首先要求精密度適用于工程。本工程安全監(jiān)測要求控制允許值為0.5mm，所以，應(yīng)選用精度較高的儀器設(shè)備，要求儀器設(shè)備的精度應(yīng)達(dá)到0.02mm的要求。一般的常規(guī)儀器設(shè)備精度滿足不了要求，因此應(yīng)用自動化儀器設(shè)備。

2.2.2時效性本工程既有結(jié)構(gòu)為運(yùn)營中的地下軌道交通重要線路，對接施工過程中要求保持正常運(yùn)營狀態(tài)，對運(yùn)營期間的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋要求較高。要求應(yīng)用自動化技術(shù)，實現(xiàn)安全數(shù)據(jù)即時反饋，根據(jù)監(jiān)測反饋信息，做好信息化施工，有效實施安全控制，當(dāng)處于緊急狀態(tài)下，各方可以做出及時應(yīng)對措施。

2.2.3監(jiān)測體系根據(jù)本工程的特點，結(jié)合安全監(jiān)控的技術(shù)要求等，監(jiān)測儀器設(shè)備采用精度為0.02mm數(shù)顯百分表，通過連桿將百分表布置于拱頂位置，對拱頂變形進(jìn)行監(jiān)測。自動化技術(shù)采用無線傳輸技術(shù)，給每一個傳感器設(shè)定一個無線傳輸模塊，通過軟件實現(xiàn)無線傳輸，將數(shù)顯結(jié)果直接傳輸至電腦。

2.3監(jiān)控流程根據(jù)工程實際經(jīng)驗與相關(guān)規(guī)范規(guī)程要求制定警戒控制標(biāo)準(zhǔn)F，進(jìn)行三級預(yù)警管理。設(shè)定：F=實測值/安全控制標(biāo)準(zhǔn)值。Ⅲ級管理：F<0.7時，視為安全，正常持續(xù)監(jiān)測工作。Ⅱ級管理：0.7<F<0.8時，為預(yù)警狀態(tài)，要引起注意，加強(qiáng)觀測，通知甲方、施工方、管理部門等相關(guān)單位。Ⅰ級管理：F＞0.8時，為報警狀態(tài)，立即通知各相關(guān)參建單位，加強(qiáng)監(jiān)測工作。當(dāng)達(dá)到Ⅰ級管理時，應(yīng)啟動應(yīng)急預(yù)案，采取必要的加強(qiáng)監(jiān)測措施。管理控制流程（圖略）

3監(jiān)測結(jié)果及分析

3.1測點布置測點布置應(yīng)減少對既有結(jié)構(gòu)的使用影響，在對接開口墻施工中心對稱處布設(shè)監(jiān)測點，拱頂縱向在開洞兩側(cè)1倍洞徑范圍內(nèi)進(jìn)行布設(shè)測點，并不涉及既有車站內(nèi)占地紅線之外的空間。根據(jù)現(xiàn)場實際情況有效調(diào)節(jié)監(jiān)測點，共布設(shè)拱頂變形監(jiān)測點11個，測點布置（圖略）

3.2監(jiān)測結(jié)果南對接口施工自2009年5月20開始施工，破除施工于7月26日完成，北對接口施工自2009年6月20日開始施工，破除施工于7月27日完成，自動化監(jiān)測工作持續(xù)一周。監(jiān)測工作期間的監(jiān)測結(jié)果為：南對接口拱頂沉降累計最大值為-0.17mm；北對接口拱頂沉降累計最大值為-0.16mm；拱頂變形小于控制允許值的35%。對接口破除施工完成根據(jù)監(jiān)測反饋數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場工程需要，自動化監(jiān)測工作終止。

3.3結(jié)果分析根據(jù)歷時曲線對對接口破除施工中的既有結(jié)構(gòu)拱頂變形進(jìn)行分析。自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)正確反映了對接口破除施工過程中即有結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)，起到了安全監(jiān)控的作用，南北對接口破除施工過程中，南北對接口施工過程拱頂?shù)谋O(jiān)測變形趨勢一致，對即有結(jié)構(gòu)拱頂發(fā)生一定的變化，僅小于控制允許值的35%，施工過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)變化比較平緩，未發(fā)生突變現(xiàn)象。在整個對接口破除施工后期發(fā)生的變形較施工前期明顯，施工完成一周之后，監(jiān)測數(shù)據(jù)表現(xiàn)整體趨勢穩(wěn)定。

4結(jié)語

（1）自動化技術(shù)在地下交通工程新舊結(jié)構(gòu)對接口施工安全監(jiān)測工作中意義重大，體現(xiàn)了自身高精度、時效快等的優(yōu)勢；（2）自動化技術(shù)監(jiān)測結(jié)果為：南北對接口拱頂沉降累計最大值為-0.17mm，拱頂變形小于控制允許值的35%，施工過程中就有結(jié)構(gòu)狀態(tài)安全。