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摘 要：针对天津地铁的特点，从基准点和工作基点的选择及选取，还有稳定性分析及监测实施和数据处理方面制定切实可靠的沉降监测方案，并对天津地铁的沉降变形监测结果进行了分析。
关键词：地铁轨道；桥墩；路基；隧道工程；沉降；变形；监测
引言：随着地铁交通网的建设及发展，在运营使用中的桥墩、路基、隧道等会由于多种因素的影响，而产生不同程度的变形，由于传统的人工变形监测已经满足不了目前实际监测工程的需要，那么目前都会运用机器人对其进行实施的监测，通过对天津地铁监测精度的指标及要求及监测方案，还有监测结果等进行分析，再结合工程特点，探索高风险、高难度项目的施工技术控制，为类似复杂条件下城市地铁通过桥梁施工管理积累经验。
一、地铁桥墩、路基、隧道变形原因
1.轨道结构变形
地铁桥墩、路基、隧道变形包括轨道结构变形主要原因是列车荷载长期对轨道产生反复作用，使轨道发生几何偏差，进而影响轨道的平整性和顺畅性；除列车荷载作用外，桥墩、路基、隧道周边建设施工的卸载、负荷、加载也会引起道床的不均匀沉降，这种沉降同样会影响轨道的平整度及顺畅性。对于铁路来说，地铁运行车辆重量较轻、速度低，轨道和车辆行走部分的变形一般不会引起地铁事故，但轨道变形造成的不平顺可能会导致列车发生不正常振动，这会降低列车运行的稳定性，减少用户的舒适度，更重要的是会加快轨道结构部件的损坏速度，从而间接影响列车的行车安全。
2.桥墩、路基、隧道结构变形
交通对于经济发展具有促进作用，地铁桥墩、路基、隧道的建设同样也会促进周边地区建筑行业的发展，地铁桥墩、路基、隧道附近上方基坑施工逐渐增多，大规模的交通线网也不断得以建设。地铁桥墩、路基、隧道结构变形发生在施工阶段和运营阶段，在施工阶段，地铁暗挖桥墩、路基、隧道工程是在岩土体内部进行的，在开挖过程中对地下岩土的扰动是不可避免的，这就破坏了地下岩土体原有的平衡条件。开挖时，地层初期受到的影响较小，发生的形变也是微型形变，随着开挖的不断深入，变形会极具增大，然后又趋于缓慢。因此，在开挖过程中应对其相应的拱顶下沉量和地表的下沉量进行检测，以便于对桥墩、路基、隧道结构的稳定性和开挖工程的安全性提供分析依据。
3.地铁桥墩、路基、隧道变形监测内容
地铁桥墩、路基、隧道变形不仅会影响列车运行的稳定性，还可能对整个工程及其临近工程的结构造成影响，因此做好地铁变形的监测工作，对于维护地铁工程的安全具有实际意义。在实际的监测过程中，不同阶段的监测任务不同，施工阶段主要监测的内容包括工程支护结构、结构自身的稳定性、变形区的地表情况、建筑物情况、管线及其他相关环境；投入使用后监测的主要内容则为运营情况和周边建设情况对轨道、道床和建筑工程结构，同时还应对运营地区附近的地表、建筑、管线等相关情况进行实时监督。对工程施工阶段和投入使用后阶段的变形情况进行分析后，可知施工、使用后期间的结构变形情况、施工阶段的支护结构变形情况、投入使用后轨道、道床的变形情况都属于被监测对象。
二、地铁桥墩、路基、隧道变形监测技术
1.传统监测技术
传统监测技术是利用水准测量仪的检测功能对桥墩、路基、隧道结构的变形情况进行监测，主要对变形区域的断面进行监测。该法在实际使用过程中存在一系列不足：
1.1该法无法使用先进的远程测量技术，在监测过程中不得不打断监测区内的列车运行；
1.2地铁桥墩、路基、隧道内可视性差，空间受到限制，运行环境复杂，给监测的安全性和监测质量造成了不利影响；
1.3监测点数量受限，若设置监测点过多，不仅会增大工作量，还会延长监测周期的长度，无法准确的反映出变形的真实情况；若设置监测点过少，无法根据有限的数据得到较为精准的变形趋势，这对后期的结构的变形负荷分析是极为不利的。傳统的监测技术已经无法适应现代社会的需求，新型的监测技术急需被研发使用。
2.三维变形监测技术
三维变形监测技术也被称为激光雷达技术，该技术在实际测量时可完全摆脱人工操作，被监测物体的几何图像的排列情况由扫描棱镜中放射的激光点云中获得，通过激光的快速测距功能，建立物体的三维空间模型。 对于地铁桥墩、路基、隧道的变形监测来说，24h不间断监测是保障桥墩、路基、隧道结构和地铁安全原型的有效手段；但地铁运行的密度较为密集，若能在不打断地铁运行的情况下，保障测量人员的安全，同时还能保障测量结果的有效性则需要通过测量机器人的协助才能实现以上目标。测量机器人利用远程自动检测系统可对地铁的结构、墙壁垂线、桥墩、路基、隧道路基等实施不间断监控，监控周期段，可在短时间内为工作人员提供地铁运行的安全状态。
3.基准点与工作基点的选取
监测基准网是桥墩、路基、隧道沉降监测的参考系，由基准点和工作基点组成。基准点是沉降监测的基本控制，应保持其坚固与稳定。选择基准点位置的一般原则是：根据工程大小，地形地质条件以及观测精度的要求，基准点应布设在变形体或变形区之外，且地质情况良好，不易被破坏的地方。个别车站发生变形，也可从相邻车站的位置关系反映出来。因此，可以把变形监测的工作基点建立在两桥之间的车站上，如选择车站的铺轨控制基标或埋设的特殊点作为变形监测的工作基点。
4.监测基准网参考基准的选取
一般来说，如果监测网中确实存在不动点，以采用固定基准为最好，因其有坚实稳定的基础。如果监测网中存在着一部分点相对于另一部分点而言是稳定的，但实际上他们也不是完全固定不变的，这时可以采用拟稳基准，应用拟稳平差为好。需要将车站内的所有工作基点组成监测基准网，平差选择拟稳基准较佳。
三、数据处理
地铁桥墩、路基、隧道变形监测的主要目的是通过采集其结构的变形数据，了解地铁的运行情况，以便于及时发现问题，防止重大安全事故的发生，同时为后期的工程提供参考价值。因此，对监测数据的处理，并根据数据得出变形规律，进而做出科学的预报是监测工程的关键所在。由于现在的监测手段不断发生变化，已经由传统的单一监测模式发展至点、线、面结合的立体交叉多元监测模式，采集的数据也由离散型转向连续性，因此对数据的分析预报也应该由静态分析转向动态分析。
结语：根据天津地铁天津独有的特点，制定了切实可靠、可行的监测方案，反映出了运营的天津地铁天津沉降变化的特征规律，并分析出了目前影响天津的主要因素是保护区范围内施工影响，这种影响对于地铁天津的沉降变化将是长期的，并不因为工程的结束，影响就会马上结束。必须对于天津保护区范围内的施工进行严格审批管理和监控管理。因此，对于运营的地铁必须像定期做体检一样，定期对地铁进行监测具有十分重要的意义，这样才能及时掌握运营地铁的状况，分析出存在影响安全的主要因素，及时采取措施确保地铁运营的安全健康。
参考文献：
[1]田元奎 简析城市轨道交通工程测量 [M]. 江西建材 2015（03）
[2]刘华石 天津地铁1号线沉降变形监测分析[J].应用技术2016（06）
关键词：地铁轨道；桥墩；路基；隧道工程；沉降；变形；监测
引言：随着地铁交通网的建设及发展，在运营使用中的桥墩、路基、隧道等会由于多种因素的影响，而产生不同程度的变形，由于传统的人工变形监测已经满足不了目前实际监测工程的需要，那么目前都会运用机器人对其进行实施的监测，通过对天津地铁监测精度的指标及要求及监测方案，还有监测结果等进行分析，再结合工程特点，探索高风险、高难度项目的施工技术控制，为类似复杂条件下城市地铁通过桥梁施工管理积累经验。
一、地铁桥墩、路基、隧道变形原因
1.轨道结构变形
地铁桥墩、路基、隧道变形包括轨道结构变形主要原因是列车荷载长期对轨道产生反复作用，使轨道发生几何偏差，进而影响轨道的平整性和顺畅性；除列车荷载作用外，桥墩、路基、隧道周边建设施工的卸载、负荷、加载也会引起道床的不均匀沉降，这种沉降同样会影响轨道的平整度及顺畅性。对于铁路来说，地铁运行车辆重量较轻、速度低，轨道和车辆行走部分的变形一般不会引起地铁事故，但轨道变形造成的不平顺可能会导致列车发生不正常振动，这会降低列车运行的稳定性，减少用户的舒适度，更重要的是会加快轨道结构部件的损坏速度，从而间接影响列车的行车安全。
2.桥墩、路基、隧道结构变形
交通对于经济发展具有促进作用，地铁桥墩、路基、隧道的建设同样也会促进周边地区建筑行业的发展，地铁桥墩、路基、隧道附近上方基坑施工逐渐增多，大规模的交通线网也不断得以建设。地铁桥墩、路基、隧道结构变形发生在施工阶段和运营阶段，在施工阶段，地铁暗挖桥墩、路基、隧道工程是在岩土体内部进行的，在开挖过程中对地下岩土的扰动是不可避免的，这就破坏了地下岩土体原有的平衡条件。开挖时，地层初期受到的影响较小，发生的形变也是微型形变，随着开挖的不断深入，变形会极具增大，然后又趋于缓慢。因此，在开挖过程中应对其相应的拱顶下沉量和地表的下沉量进行检测，以便于对桥墩、路基、隧道结构的稳定性和开挖工程的安全性提供分析依据。
3.地铁桥墩、路基、隧道变形监测内容
地铁桥墩、路基、隧道变形不仅会影响列车运行的稳定性，还可能对整个工程及其临近工程的结构造成影响，因此做好地铁变形的监测工作，对于维护地铁工程的安全具有实际意义。在实际的监测过程中，不同阶段的监测任务不同，施工阶段主要监测的内容包括工程支护结构、结构自身的稳定性、变形区的地表情况、建筑物情况、管线及其他相关环境；投入使用后监测的主要内容则为运营情况和周边建设情况对轨道、道床和建筑工程结构，同时还应对运营地区附近的地表、建筑、管线等相关情况进行实时监督。对工程施工阶段和投入使用后阶段的变形情况进行分析后，可知施工、使用后期间的结构变形情况、施工阶段的支护结构变形情况、投入使用后轨道、道床的变形情况都属于被监测对象。
二、地铁桥墩、路基、隧道变形监测技术
1.传统监测技术
传统监测技术是利用水准测量仪的检测功能对桥墩、路基、隧道结构的变形情况进行监测，主要对变形区域的断面进行监测。该法在实际使用过程中存在一系列不足：
1.1该法无法使用先进的远程测量技术，在监测过程中不得不打断监测区内的列车运行；
1.2地铁桥墩、路基、隧道内可视性差，空间受到限制，运行环境复杂，给监测的安全性和监测质量造成了不利影响；
1.3监测点数量受限，若设置监测点过多，不仅会增大工作量，还会延长监测周期的长度，无法准确的反映出变形的真实情况；若设置监测点过少，无法根据有限的数据得到较为精准的变形趋势，这对后期的结构的变形负荷分析是极为不利的。傳统的监测技术已经无法适应现代社会的需求，新型的监测技术急需被研发使用。
2.三维变形监测技术
三维变形监测技术也被称为激光雷达技术，该技术在实际测量时可完全摆脱人工操作，被监测物体的几何图像的排列情况由扫描棱镜中放射的激光点云中获得，通过激光的快速测距功能，建立物体的三维空间模型。 对于地铁桥墩、路基、隧道的变形监测来说，24h不间断监测是保障桥墩、路基、隧道结构和地铁安全原型的有效手段；但地铁运行的密度较为密集，若能在不打断地铁运行的情况下，保障测量人员的安全，同时还能保障测量结果的有效性则需要通过测量机器人的协助才能实现以上目标。测量机器人利用远程自动检测系统可对地铁的结构、墙壁垂线、桥墩、路基、隧道路基等实施不间断监控，监控周期段，可在短时间内为工作人员提供地铁运行的安全状态。
3.基准点与工作基点的选取
监测基准网是桥墩、路基、隧道沉降监测的参考系，由基准点和工作基点组成。基准点是沉降监测的基本控制，应保持其坚固与稳定。选择基准点位置的一般原则是：根据工程大小，地形地质条件以及观测精度的要求，基准点应布设在变形体或变形区之外，且地质情况良好，不易被破坏的地方。个别车站发生变形，也可从相邻车站的位置关系反映出来。因此，可以把变形监测的工作基点建立在两桥之间的车站上，如选择车站的铺轨控制基标或埋设的特殊点作为变形监测的工作基点。
4.监测基准网参考基准的选取
一般来说，如果监测网中确实存在不动点，以采用固定基准为最好，因其有坚实稳定的基础。如果监测网中存在着一部分点相对于另一部分点而言是稳定的，但实际上他们也不是完全固定不变的，这时可以采用拟稳基准，应用拟稳平差为好。需要将车站内的所有工作基点组成监测基准网，平差选择拟稳基准较佳。
三、数据处理
地铁桥墩、路基、隧道变形监测的主要目的是通过采集其结构的变形数据，了解地铁的运行情况，以便于及时发现问题，防止重大安全事故的发生，同时为后期的工程提供参考价值。因此，对监测数据的处理，并根据数据得出变形规律，进而做出科学的预报是监测工程的关键所在。由于现在的监测手段不断发生变化，已经由传统的单一监测模式发展至点、线、面结合的立体交叉多元监测模式，采集的数据也由离散型转向连续性，因此对数据的分析预报也应该由静态分析转向动态分析。
结语：根据天津地铁天津独有的特点，制定了切实可靠、可行的监测方案，反映出了运营的天津地铁天津沉降变化的特征规律，并分析出了目前影响天津的主要因素是保护区范围内施工影响，这种影响对于地铁天津的沉降变化将是长期的，并不因为工程的结束，影响就会马上结束。必须对于天津保护区范围内的施工进行严格审批管理和监控管理。因此，对于运营的地铁必须像定期做体检一样，定期对地铁进行监测具有十分重要的意义，这样才能及时掌握运营地铁的状况，分析出存在影响安全的主要因素，及时采取措施确保地铁运营的安全健康。
参考文献：
[1]田元奎 简析城市轨道交通工程测量 [M]. 江西建材 2015（03）
[2]刘华石 天津地铁1号线沉降变形监测分析[J].应用技术2016（06）