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[摘 要]盾构法施工技术在我国城市地下工程的建设中得到了广泛的应用。但是，在盾构下穿的过程中，不可避免地会对穿越区间内的桥梁和铁路运营产生一定的影响，而监测技术可以及时、准确地反馈施工的现状。基于此，本文介绍了郑州市轨道交通5号线工程下穿特大桥梁和铁路的监测实例，对其部分监测内容和要求进行了简要的阐述。
[关键词]盾构隧道；下穿桥梁和铁路；监测技术
中图分类号：TU531 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0198-01
前言
近年来，我国城市的交通压力越来越大，城市交通轨道应运而生，但是随着城市交通轨道建设规模的扩大，许多地铁在建设过程中面临着下穿桥梁或铁路的问题。而且，盾构法施工会扰动周围土体，从而引起沉降或倾斜等一系列问题，对地铁、桥梁和铁路的运营带来严重的影响。因此，在施工过程中必须使用监测技术对下穿区间内的桥梁和铁路进行监测，以避免安全事故的发生。
1 工程概况及监测内容
1.1 工程概况
郑州市轨道交通5号线郑汴路站～经北二路站区间采用盾构法施工。区间右线隧道需要穿越正岩基坑锚索区域，然后沿心怡路路中向南前行，之后依次穿越陇海快速路高架桥、石武高铁北上行联络线特大桥、石武高铁北下行联络线特大桥、石武高铁西南下行联络线特大桥、陇海铁路、石武高铁西南上行联络线特大桥、李南岗村多层民房区等。
1.2 监测内容
高铁联络线特大桥监测内容主要包括：地表沉降、桥梁墩台隆沉、轨面隆沉、两股钢轨水平高差、桥梁上部结构沉降、桥梁相邻墩台差异沉降、桥梁墩柱顺（横）桥向倾斜、接触网立柱沉降与倾斜、地下管线沉降；陇海铁路监测内容包括：铁路路基沉降、轨道结构变形、接触网立柱竖向、水平位移监测、地下管线沉降。
本文主要介绍了沉降监测中的桥梁墩台沉降及相邻墩台差异沉降监测、两轨差异沉降，水平位移（倾斜）监测中的接触网立柱及轨道结构水平位移监测。
2 竖向位移监测
2.1 桥梁墩台沉降及相邻墩台差异沉降监测
首先是测点的布置。桥梁墩台竖向位移监测点应该布设在桥梁的承台上，分别在承台的四角和中间布设沉降监测点，每个承台至少要设置8个监测点；其次是测点的埋设。在埋设桥梁墩台的测点时，工作人员应该先在桥梁墩柱上钻孔，然后将膨胀螺栓或螺纹钢（Φ=20mm）预埋件放入。而且钻孔与监测点的四周不得留有孔隙，均应用水泥砂浆或者锚固剂进行填充。同时，为了便于监测桥梁墩及相邻墩台的沉降量，工作人员应将测点埋设在便于观测的位置，并且要超出地表0.2至0.5m；最后在监测的过程中，一般使用几何水准测量的方法对桥梁墩台的沉降量进行确定，并使用电子水准仪与配套条码铟钢尺作为辅助工具进行观测。待桥梁墩台的沉降量监测完毕后，相邻墩台的沉降差可以根据两个相邻墩台中部沉降的相对高差进行求解。
2.2 两轨差异沉降
对两轨的差异沉降进行监测主要是观察同一断面上两条轨道的沉降是否同步。一般在监测两轨差异沉降时，会采用做标记的方法标出测点的位置，在轨道的侧面用红油漆做好标记并在靠近轨道内侧的轨枕上埋设沉降测点。整个差异沉降的观测过程主要用到I级全站仪、反射膜片、电子水准仪，铟钢尺等测量工具。通常有两种测量方法，直接测量和间接测量。直接测量是指用全站仪对同一轨枕上两个不同的测点进行坐标测量，然后计算出这两个测点的相对沉降量；间接测量是使用电子水准仪和铟钢尺对轨枕上两个不同测点的高差进行测量，然后间接反映出两轨的差异沉降。工作人员可以同时采用两种监测方法采集初始读数，用电子水准仪测出初始读数，然后把反射膜片粘贴到铁轨上，采用全站仪进行测量，当反射膜片遭到破坏时再采用间接测量的方式，以保证监测数据的连续性，直到重新粘贴好反射膜片，再使用直接测量的方法。
2.3 沉降监测技术要求
第一，进行沉降监测时，高程基准点的布设数量不应低于4个，测量基点的布设数量可以根据需要进行设置。并且，基准点和测量基点应形成闭合环或由附合路线构成节点网；第二，工作人员在观测前，必须先对要观测的高程基准点和测量基点进行检查，然后再严格按照国家规定的测量要求进行观测；第三，测量人员在观测时要遵循“三固定”的原则，即仪器固定、人员固定、观测路线和观测方法固定。同时，水准观测的视线长度、前后视距差等还要符合相关规定的要求。
3 水平位移监测
3.1 接触网立柱及轨道结构水平位移监测
工作人员在布设监测点时应尽量选择能够体现监测对象变形特征的位置，比如，接触网立柱水平位移监测点可埋设在混凝土基础上、轨道结构水平位移监测点可埋设在轨枕上。通常情况下，工作人员一般使用全站仪以及与之配套的棱镜等工具进行测量。在本工程的实际监测过程中，采用了极坐标法对工作基点到观测站的距离及夹角进行了测量，然后工作人员根据这些数据可以計算出发生变形位置的坐标，最后对这些坐标的变化量进行分析，得出监测点的位移量。如图1所示，假设工作基点为A、B，监测点为1、2、3点，将全站仪置于A点，观测监测点1、2、3各自对应的到测站的距离D1、D2、D3和该方向与某一基准方向A→B的夹角β1、β2、β3，通过坐标变化量来反映监测点的位移量。
3.2 水平位移（倾斜）监测要求
第一，测区的基准点不应少于3个，工作基点的数量视监测情况而定；第二，水平位移监测网宜采用假设坐标系统，并进行一次布网。并且，在每次变形监测前，工作人员应对水平位移基准点进行稳定性复测，并以稳定点作为起算点；第三，测角、测边的水平位移监测网宜布设为近似等边三角形网，且三角形内角不应小于30°。当受场地或其它条件限制时，个别角度要求可适当放宽；第四，监测仪器和监测方法的选择应满足水平位移监测点坐标中误差和水平位移控制值的要求。
结束语
总之，当进行下穿桥梁和铁路的城市地下交通轨道建设时，相关人员应做好对桥梁和铁路的监测工作，将施工的动态信息及时反映到相关单位，进而对施工参数和施工方案做出相应的调整，减少施工区间内桥梁和铁路损坏现象的发生，保证地铁能够按时完成施工，并且能够平稳、安全的运营。
参考文献
[1] 刘仁龙.沉降监测技术在盾构隧道下穿京广铁路的应用[J].城市勘测，2016，（02）：125-128.
[2] 杨兵明.宁波软土地层盾构隧道下穿铁路施工引起地层变形规律及控制技术研究[D].北京交通大学，2016.
[3] 梁霄.盾构超近距离下穿既有地铁盾构区间工程监测实例研究[D].中国地质大学（北京），2015.
[关键词]盾构隧道；下穿桥梁和铁路；监测技术
中图分类号：TU531 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0198-01
前言
近年来，我国城市的交通压力越来越大，城市交通轨道应运而生，但是随着城市交通轨道建设规模的扩大，许多地铁在建设过程中面临着下穿桥梁或铁路的问题。而且，盾构法施工会扰动周围土体，从而引起沉降或倾斜等一系列问题，对地铁、桥梁和铁路的运营带来严重的影响。因此，在施工过程中必须使用监测技术对下穿区间内的桥梁和铁路进行监测，以避免安全事故的发生。
1 工程概况及监测内容
1.1 工程概况
郑州市轨道交通5号线郑汴路站～经北二路站区间采用盾构法施工。区间右线隧道需要穿越正岩基坑锚索区域，然后沿心怡路路中向南前行，之后依次穿越陇海快速路高架桥、石武高铁北上行联络线特大桥、石武高铁北下行联络线特大桥、石武高铁西南下行联络线特大桥、陇海铁路、石武高铁西南上行联络线特大桥、李南岗村多层民房区等。
1.2 监测内容
高铁联络线特大桥监测内容主要包括：地表沉降、桥梁墩台隆沉、轨面隆沉、两股钢轨水平高差、桥梁上部结构沉降、桥梁相邻墩台差异沉降、桥梁墩柱顺（横）桥向倾斜、接触网立柱沉降与倾斜、地下管线沉降；陇海铁路监测内容包括：铁路路基沉降、轨道结构变形、接触网立柱竖向、水平位移监测、地下管线沉降。
本文主要介绍了沉降监测中的桥梁墩台沉降及相邻墩台差异沉降监测、两轨差异沉降，水平位移（倾斜）监测中的接触网立柱及轨道结构水平位移监测。
2 竖向位移监测
2.1 桥梁墩台沉降及相邻墩台差异沉降监测
首先是测点的布置。桥梁墩台竖向位移监测点应该布设在桥梁的承台上，分别在承台的四角和中间布设沉降监测点，每个承台至少要设置8个监测点；其次是测点的埋设。在埋设桥梁墩台的测点时，工作人员应该先在桥梁墩柱上钻孔，然后将膨胀螺栓或螺纹钢（Φ=20mm）预埋件放入。而且钻孔与监测点的四周不得留有孔隙，均应用水泥砂浆或者锚固剂进行填充。同时，为了便于监测桥梁墩及相邻墩台的沉降量，工作人员应将测点埋设在便于观测的位置，并且要超出地表0.2至0.5m；最后在监测的过程中，一般使用几何水准测量的方法对桥梁墩台的沉降量进行确定，并使用电子水准仪与配套条码铟钢尺作为辅助工具进行观测。待桥梁墩台的沉降量监测完毕后，相邻墩台的沉降差可以根据两个相邻墩台中部沉降的相对高差进行求解。
2.2 两轨差异沉降
对两轨的差异沉降进行监测主要是观察同一断面上两条轨道的沉降是否同步。一般在监测两轨差异沉降时，会采用做标记的方法标出测点的位置，在轨道的侧面用红油漆做好标记并在靠近轨道内侧的轨枕上埋设沉降测点。整个差异沉降的观测过程主要用到I级全站仪、反射膜片、电子水准仪，铟钢尺等测量工具。通常有两种测量方法，直接测量和间接测量。直接测量是指用全站仪对同一轨枕上两个不同的测点进行坐标测量，然后计算出这两个测点的相对沉降量；间接测量是使用电子水准仪和铟钢尺对轨枕上两个不同测点的高差进行测量，然后间接反映出两轨的差异沉降。工作人员可以同时采用两种监测方法采集初始读数，用电子水准仪测出初始读数，然后把反射膜片粘贴到铁轨上，采用全站仪进行测量，当反射膜片遭到破坏时再采用间接测量的方式，以保证监测数据的连续性，直到重新粘贴好反射膜片，再使用直接测量的方法。
2.3 沉降监测技术要求
第一，进行沉降监测时，高程基准点的布设数量不应低于4个，测量基点的布设数量可以根据需要进行设置。并且，基准点和测量基点应形成闭合环或由附合路线构成节点网；第二，工作人员在观测前，必须先对要观测的高程基准点和测量基点进行检查，然后再严格按照国家规定的测量要求进行观测；第三，测量人员在观测时要遵循“三固定”的原则，即仪器固定、人员固定、观测路线和观测方法固定。同时，水准观测的视线长度、前后视距差等还要符合相关规定的要求。
3 水平位移监测
3.1 接触网立柱及轨道结构水平位移监测
工作人员在布设监测点时应尽量选择能够体现监测对象变形特征的位置，比如，接触网立柱水平位移监测点可埋设在混凝土基础上、轨道结构水平位移监测点可埋设在轨枕上。通常情况下，工作人员一般使用全站仪以及与之配套的棱镜等工具进行测量。在本工程的实际监测过程中，采用了极坐标法对工作基点到观测站的距离及夹角进行了测量，然后工作人员根据这些数据可以計算出发生变形位置的坐标，最后对这些坐标的变化量进行分析，得出监测点的位移量。如图1所示，假设工作基点为A、B，监测点为1、2、3点，将全站仪置于A点，观测监测点1、2、3各自对应的到测站的距离D1、D2、D3和该方向与某一基准方向A→B的夹角β1、β2、β3，通过坐标变化量来反映监测点的位移量。
3.2 水平位移（倾斜）监测要求
第一，测区的基准点不应少于3个，工作基点的数量视监测情况而定；第二，水平位移监测网宜采用假设坐标系统，并进行一次布网。并且，在每次变形监测前，工作人员应对水平位移基准点进行稳定性复测，并以稳定点作为起算点；第三，测角、测边的水平位移监测网宜布设为近似等边三角形网，且三角形内角不应小于30°。当受场地或其它条件限制时，个别角度要求可适当放宽；第四，监测仪器和监测方法的选择应满足水平位移监测点坐标中误差和水平位移控制值的要求。
结束语
总之，当进行下穿桥梁和铁路的城市地下交通轨道建设时，相关人员应做好对桥梁和铁路的监测工作，将施工的动态信息及时反映到相关单位，进而对施工参数和施工方案做出相应的调整，减少施工区间内桥梁和铁路损坏现象的发生，保证地铁能够按时完成施工，并且能够平稳、安全的运营。
参考文献
[1] 刘仁龙.沉降监测技术在盾构隧道下穿京广铁路的应用[J].城市勘测，2016，（02）：125-128.
[2] 杨兵明.宁波软土地层盾构隧道下穿铁路施工引起地层变形规律及控制技术研究[D].北京交通大学，2016.
[3] 梁霄.盾构超近距离下穿既有地铁盾构区间工程监测实例研究[D].中国地质大学（北京），2015.