[发明专利]地铁区间隧道沉降观测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于地下工程沉降变形观测领域，特别是一种地铁区间隧道沉降观测方法及其装置。

背景技术

地铁工程是改善大中型城市交通的重要基础设施。我国地铁建设晚于世界100年，已经投入运营的有北京、天津、上海、广州、南京、深圳等城市。据统计，近几年来有将近30个城市已经获批建设地铁工程。在城市交通日益紧张的背景下，市民对地铁抱有极大的期待。渴望地铁的建成能够给出行带来便利，同时也希望已经运营的地铁线路保持安全、舒适的良好状态。

但是，地铁工程多建于地下岩土体介质中，工程地质条件和水文地质条件复杂，具有很多不确定性，随着运营年限的增多或其它特定因素，会出现沉降变形过大及其次生病害。地铁车站多采用桩基础，沉降变形通常很小；而地铁隧道区间采用天然地基，沉降变形相对较大，且历时多年甚至几十年，特别软土地区。

地铁隧道过量沉降变形是地铁区间隧道工程的常见病症，特别是沿海沿江软土地区或软硬地层交错地带。它会引发结构开裂、管片严重错台、密封失效、地下水渗漏、螺栓锈蚀、道床脱空、铁轨下凹（沉降槽）、轨顶上调超限等次生病害。如不及时发现或预警，很可能诱发运行摇晃撞击、洞内卡车、受电不良停车等安全事故。如建成于1995年的上海地铁1号线在2012年春节期间就因区间隧道沉降变形达10～15cm甚至20cm等病害不得不封闭大修；广州、南京、深圳也陆续出现区间隧道沉降过大等病害，不得不进行维修。

因此，随着人们对地铁工程认识的深入，地铁区间隧道的沉降观测越来越受到管理者的重视。目前对地铁区间隧道的沉降观测还是用通常的工程测量手段，即沿隧道纵向每间隔几十米设置一个观测点，利用水准仪或全站仪进行逐点观测，经计算分析得到各点的沉降量（单次沉降量及累计沉降量），判断其是否超限，是否影响地铁运营及其影响程度。

但是地铁隧道不同于地面工程，采用通常的工程测量手段往往很难满足目前地铁隧道沉降的观测工作。相对于地面沉降观测，地铁隧道沉降观测通常面临以下问题：（1）隧道内通视条件差。即使在开灯条件下也是光线昏暗，不利于水准仪或全站仪观测。（2）洞内观测的“时间窗口”短暂。地铁属于“封闭空间”，非停运时段不得进入，一般只能在凌晨1点至4点才准许进入。（3）洞内观测只能从一端到另一端延续进行。洞内都属于沉降变形区，不像地面可以沿线设置几个基准点，可以多段进行。（4）洞内沉降观测分点进行。沉降观测点间距通常20-40米，特定条件下可加密至10米。同时观测点未必能设置在沉降最大点处。（5）每次观测时间持续较长。地铁隧道区间多为1km左右，一次观测需要2-3天。（6）即使目前的自动化监测（“测量机器人”或静力水准观测），也是对固定的观测点（间距十几米至几十米）进行观测，投资巨大，同时也是不能实行沿线连续性沉降观测。鉴于上述特点，目前地铁隧道沉降观测多限于已经发现明显沉降病害的区间段落，沉降观测数据在纵向上不具备测点连续性（观测点间距很小）特征，不利于沉降变形的全面了解和整体把握，容易导致险情遗漏。

综上所述，研发探索一种技术可行、测点连续、经济合理、操作简便的地铁隧道观测新技术，具有重要的现实意义和长远意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测点连续，可在地铁运营时间测量，且测量时间较短，成本较低的地铁区间隧道沉降观测方法及其装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种地铁区间隧道沉降观测方法，包括如下步骤：

步骤一：在地铁区间隧道道床上铺设测斜管，测斜管采用有弹性的管道，铺设时贴合隧道道床，其中，测斜管中设置有固定方向的导向槽；

步骤二：在测斜管内设置水平测斜仪，水平测斜仪被固定在测斜管内的导向槽上，可以沿导向槽滑动；

步骤三：水平测斜仪在测斜管内滑动，每滑动过固定距离观测一次倾斜数据，连续观测，直至完成整个区间隧道的倾斜观测，得到所测量的地铁区间隧道的倾斜数据。

一种用于地铁区间隧道沉降观测方法的装置，包括测斜管，水平测斜仪，其中，测斜管中设置有固定方向的导向槽，水平测斜仪安装有导向轮，水平测斜仪的导向轮卡入测斜管的导向槽中。 

本发明与现有技术相比，其显著优点：

（1）常规沉降观测需要每隔20-30米设置一个（对）观测点，需要人员携带设备进洞内观测，而本发明不需要人员到洞内移动观测，且每隔0.5米测一数据，形成连续性的沉降数据。

（2）本发明所获取的连续性观测数据有利于沉降凹槽的发现，有利于整个区间的沉降分析，也有利于及时发现隐患（道床突沉或隆起）及时预警。