地铁盾构隧道施工江底沉降监测技术.doc

地铁盾构隧道施工江底沉降监测技术 地铁盾构隧道施工江底沉降监测技术:崔晓李伟9 文章编号:1672—7479(2012)01—0009—03 地铁盾构隧道施工江底沉降监测技术 崔晓李伟 (1.中铁隧道勘测设计院有限公司,天津300133;2.杭州市地铁集团有限责任公司,浙江杭州310026) SettlementObservationTechnologytoRiverBottomDuring MetroConstructionwithShieldMethod cuiXiaoLiWei. 摘要根据盾构推进的特点和对水上同步监测的要求,采用高精度实时定位(RTK技术),在导 航计算机系统的控制下,监测船低速走航式工作,实时连续记录水深及位置,实时船姿补偿,同步潮位和 声速改正,最终换算成测点高程,作为江底地形数据.使用MicroStation进行DEM建模,提取出轴线上 方的监测点,并最终制作成水域监测曲线成果报表. 关键词盾构隧道江底沉降监测措施 中图分类号:U456.3文献标识码:B 1工程概况 杭州地铁1号线工程滨江站一富春路站区间隧道 穿越钱塘江防汛墙和钱塘江,盾构穿越长度约1343 m.隧道盾构推进到越江段时,其隧道上部覆土深度 变小,如果距江底太近,容易发生江水下渗风险.本工 程盾构越江段覆土深度在18m以上.为及时了解盾 构推进过程中江底的变化情况,确保安全穿越,对越江 段的水域江底地形变形监测具有重要的意义. 钱塘江闻堰以下的河段,水流经过杭州市区至澉 浦注入杭州湾,河口呈巨大的喇叭形.由于杭州湾宽 度自外向里急剧收缩,潮差沿程递增,澉浦潮差比海口 增大约一倍,平均潮差达5.58m,最大潮差8.93m,澉 浦潮平均流量达到19.5万m/s,潮波向西传播时由 于河床沿程抬高,潮波迅速破裂变形,到尖山附近形成 举世闻名的钱江涌潮.潮头高度在海宁盐官一八堡一 带通常可达1～2m,最大时3m以上,涌潮传播速度为 5—7m/s. 根据上述水域水流的情况,要做好江底变形监测, 主要的技术难点为:①减小潮汐对监测的影响;②尽可 收稿日期:2011—11—20 第一作者简介:崔晓(1979一),男,2002年毕业于信息工程大学测绘 学院工程测量专业,工程师. 能的降低由于大风,江流等所形成的涌浪对监测船姿 态的影响;③通过对平均声速的改正,提高测深的精 度;④采用相位载波差分技术(RTK)进行坐标导航及 实时水位验潮,确保所测高程为轴线上方,确保其潮位 验潮的及时l生;⑤在实际监测中,监测船无法十分准确 地走在轴线上方,常会偏离轴线,所测得的高程也就并 非是轴线上方的高程,所以需要采用DEM建模,求得 其轴线上方的真正高程. 另外,在钱塘江上,容易受到大风,雾雷电,涌潮等 因素的影响,主航道航行船舶密集也是影响水上监测 工作正常有序进行的重要因素,不容忽视. 2主要技术难点的解决办法 2.1针对潮汐影响采取的措施 将测深系统和GPS系统结合起来,将GPS和声纳 固定在固定杆的两端,安装在船的一侧(如有开孔, 则可安装在监测船的开孔处).用GPS测得声纳底部 的高程,减去使用声纳测出的水深,即可获得水底高 程.这样做的好处是,船在航行时,在涨潮和落潮时以 及在江流的作用下,所导致的船只轻微摇晃,GPS亦会 随着测量船的起伏变化而变化. 随着水面的不断变化,而GPS测得的声纳底部高 程在同时间内发生变化,结合声纳测得的水深则可成 10铁道勘察2012年第1期 功测得江底的高程. 2.2针对声速影响采取的措施 (1)在实际监测工作中,对小于15m水深,流速 不大的水域采用比对的办法进行声速改正.即使用测 深板测得某位置的实际水深,再使用声纳测得该位置 的水深,如果两者相差,则调整声纳的声速,直到测出 正确水深为止. (2)采用1998版《海道测量规范》计算声速公式 C=1449.2+4.6T一0.055+0.00029+ (1.34—0.01T)(S一35)+0.017D 式中,C为声速/(m/s);T为温度/℃;S为盐度I1%c;D 为深度/m. 通过计算声纳在不同水域的声速,从而求得平均 声速. (3)使用美国Odom公司的DigidarPro声速剖面 仪进行声速测量. 该系采用环鸣法进行声速测量,能够自动补偿 海水的温度和盐度所造成的误差.该设备声速分辨率 为0.1m/s,声速精度0.3m/s,采样速率lOHz. 2.3采用RTK实时验潮技术 使用美国Tfimble5700GPS进行水上三维动态测 量.该仪器精度高,工作稳定,并能给测深系统提供优 异的位置导航. 该仪器RTK方式精度:水平1em+1X10～D,垂直 2em+l~10～D. 在实际作业中,为方便求得高程异常,一般的作业 方法是:使用GPS测量已知点A,然后测量所要测