地铁隧道结构变形监测方案 一、工程概况
珠江新城海心沙绿化改造及地下空间（三区）基础工程位于珠江新城海心沙区域的西部，正在运营的地铁三号线“珠江新城～赤岗塔”区间盾构隧道在该工程的地下由西北向东南通过。该工程位于地铁隧道上方的地基基础主要为直径1.6和2.2米的钻（冲）孔灌注桩基础，桩底高程约为-23.35～-20.7米（广州城建高程），并设置横、纵向转换梁支撑跨越地铁隧道的上部主体结构，最大的转换梁梁底高程约2.70米。
经核查，位于地铁隧道两侧的钻（冲）孔桩与地铁隧道的最小水平净距约2.90米，位于地铁左、右线隧道中间的钻（冲）孔桩与地铁隧道的最小水平净距约2.60米。横、纵向转换梁梁底与地铁隧道结构顶面之间的最小垂直净距约为15.50米。该工程范围内的地铁隧道结构顶面高程约-13.15米，地铁隧道结构底高程约-19.35米。 二、监测目的
正在运营的地铁三号线“珠江新城～赤岗塔”区间盾构隧道在该项目看台工程的地下由西北向东南通过，在地铁隧道结构外侧左右垂直距离15.0米范围内的看台工程桩及上部主体施工过程中，可能对地铁隧道结构产生变形、倾斜、位移、隆起或沉降
等方面的影响。受广州新中轴建设有限公司的委托对此区间的盾构隧道进行变形监测和裂缝监测。主要目的是：
1、了解各种因素对地铁盾构结构变形等的影响,为有针对性地改进施工工艺和修改施工参数提供依据；
2、预测地铁隧道结构的变形趋势,根据变形发展程度,决定是否需要采取保护措施,并为确定经济合理的保护措施提供依据；
3、了解上部工程施工过程中地铁隧道结构有无裂缝情况及其变化规律；
4、建立预警机制 ,避免结构和环境安全事故造成不必要的损失；
5、施工过程中，根据监测数据分析，及时反馈信息、指导施工，为地铁的安全运营提供可靠保障。 三、遵循的监测技术及方案编制依据 3.1 遵循的技术为TPS 极坐标差分法
该方法采用瑞士 Leica 公司的具有 ATR（自动目标识别）功能的 TCA 系列的全站仪（又称测量机器人），进行极坐标差分作业。
TCA2003全站仪，其标称精度测角为±0.5″，测距为±(1mm+1×10-6×D)；
TCA1800全站仪，其标称精度测角为±1″，测距为±(1mm+2×10-6×D)，
该系列仪器能对目标进行自动搜索、自动照准、自动观测，
实现角度、距离测量自动化，其测量原理是极坐标法。该系统的标准配置包括TCA全站仪、GeoMoS软件。
此系统已成功地应用于香港九龙塘地铁隧道运营监测，新加坡地铁公司已将其作为常规装备用于地铁监测。
差分作业的基本思路是：由于测量实现了自动化，使得观测时间缩短，在短时间内，大气环境可视为相对不变，故利用基准点的观测信息，在无需测量气象元素的条件下实现大气折射、大气折光的实时差分改正，测试结果显示，在200m的距离上，距离测量精度为±0.2mm，水平方向测量精度为±0.24″，坐标测量精度达±0.2mm，说明在近距离上达到了比较高的精度。系统配置有TCA全站仪、GeoMoS软件、光学反射棱镜。
差分法已有多个成功案例。如应用于新疆昌吉市三屯河水库大坝的外部变形观测。经过长期运行，观测资料的变化规律基本上与大坝变形特征相一致，说明系统是成功的。
该系统的特点是：差分方案达到亚毫米级，减少了气象仪器，全天24h无人值守，获取3维坐标信息，反射棱镜价格低廉，有利于增加变形点数。
该系统在 2001 年的广州地铁一号线陈家祠站“非地铁施工时对地铁结构的影响”项目中，得到成功应用。另外，成功地用在宁波招宝山大桥、湖南澧县艳州水电站、宜昌宜陵长江大桥、山西后河水库等项目的变形观测中。
3.2 方案编制依据
1. 《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-1999； 2. 《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB50307-1999； 3. 《建筑变形测量规范》JGJ8-2007；
4. 《广州地区建筑基坑支护技术规定》GJB02-98； 5. 《工程测量规范》GB50026-2007；
6. 《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006； 7. 《精密工程测量规范》GB/T17942-2000；
8. 《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）； 9. <混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）； 10.
广州市政府对广州地铁设施保护的具体规定《广州市城市
轨道交通管理条例》（2007年10月22日颁布）。 四、地铁隧道自动化变形监测部分 4.1 监测内容及监测点布设
根据地保办及地铁运营部门的要求，受影响地铁隧道区间包括隧道与上部施工区域交叉段以及两端各40米的延长段，所以，须进行监测的隧道区段长度约为320米（包括上下线双管隧道）。 4.1.1 监测断面布设
在施工影响范围内的地铁三号线上、下行线隧道内共分别布设29个变形监测断面，其中断面1、2、28、29位于看台基础垂直投影外侧，断面间距30米；其它断面位于看台基础正下方，断面间距12米，见附图1。
4.1.2 监测断面测点布设
每个断面布设5个监测点，即在轨道附近的道床上布设两个沉降监测点，中腰位置布设两个水平位移监测点，隧道拱顶布设一个拱顶沉降监测点。各观测点编号规则为：线路号+断面号+测点编号，监测点用连接件配小规格反射棱镜，用膨胀螺丝及云石胶锚固于监测位置的侧壁及道床的混凝土中，棱镜反射面指向两个工作基点。见下图2、图3
图2 监测断面平面布点示意图