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移动监测技术在地下开挖工程的应用

摘要：加强对地下工程开外引起的地表变形检测技术的研究，具有非常重要的理论意义和现实意义。

关键词：移动检测技术；地下工程开挖；应用

在社会经济高速发展的情况下，地面建筑的空间已经越来越少，地面交通的拥堵问题也日益严重，这就到这越来越多的大中城市开始将解决这些问题的目光投向了地下。地下空间作为城市的重要资源，在发达国家得到了国方面的应用，，我国城市地下空间的开发利用已经受到广泛重视、城市地下工程的兴建已经成为一种趋势。就地下铁路来看，我国从1965年开始修建地下铁道，至今已有北京、天津、上海、广州、深圳、南京等大城市建成部分地铁，杭州、武汉等其他城市以即将或将要修建地铁，我国的地铁建设已经步入快速发展阶段。

1地下工程开挖对地表的危害

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地下工程开挖引起的地表变形对于地面环境和周边建筑物有着严重的损害。在地铁工程施工中，地表沉降事故发生的概率很高，以深圳地铁一号线的建设为例，在施工工期内，地面沉降事故占总事故的25%。事故发生地位于深圳市区繁华地段，对工程周围的建筑物以及地下管线产生一定的影响。地表沉降的主要危害：

（1）沿海地区沉降使地面的雨海绵，受海水侵袭；

（2）一些港口城市，由于码头、堤岸的沉降而丧失或降低了港湾设施的能力；

（3）桥墩下沉，桥梁净空减小，影响水上交通；

（4）在一些地面沉降强烈地区，伴随地面垂直沉陷发生的较大水平位移，会对许多地面和地下构筑物造成巨大危害；

（5）在地面沉降去还有较为常见的现象，如深井管上升、井台破坏，高摆脱空，桥墩的不均匀下沉等，这些现象虽然

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不至于造成大的危害，但也会给市政建设的各方面带来一定影响。

以地铁工程为例，进行地标移动监测的重要性体现在两个方面：

（1）城市地铁工程一般位于城市的繁华地段，周围建筑物密集，各种地下管线纵横复杂交错，一旦沉降事故发生，将可能造成建筑物开裂、倾斜、地下管线断裂等事故，影响市民正常生活，造成各种纠纷、进而影响工程施工的进度，增加工程的费用。

（2）沉降事故在地铁工程的施工中属于多发事故.同时其发生的直接表现为地下隧道拱顶的下沉或塌陷，而这种塌陷的发生又多于围岩涌水、涌泥，支护失效，工程爆破等原因引起。这些原因的存在和发生，导致施工现场的人员伤亡、设备破坏、进而影响工程进度，增加工程费用、造成严重的后果。

可以看出，事故的多发性和事故后果的严重性，使沉降事故成为地铁施工中的重大风险因素，对地铁工程地表移动监测与预测的研究是十分必要的。

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2地表变形监测技术

随着科学技术的不断发展，地表变形的监测方法也有了更多的选择。由于地下工程开挖引起地表变形的问题关系重大，涉及到公众财产和人身安全，因此数据需要具有比较高的精度和较高的观测频率，因而对于观测速度的要求也比较高。

在区域性变形监测方面，GPS已成为主要的技术手段。近10年发展起来的空间对地观测遥感技术——合成孔径雷达干涉测量，在检测地震变形、火山地标移动、冰川飘逸、地表沉降、山体滑坡等方面，实验结果的精度已达到cm或mm级，表现出了很强的技术优势。

在地下工程开挖地表变形监测中采用静态GPS方法，连续观测4~6h，可达1mm左右的测量精度。在大坝、桥梁、滑坡的变形监测中，自动高精度全站仪也得到广泛应用，自动

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全站仪可以自动寻找目标，在计算机控制下可定时对一系列变形点自动观测，并将观测数据传输给检测中心处理。新型的机关扫描仪采用漫反射测距，测距精度为3~5mm，测量距离已达几百米之远，可在短时间内获得建筑物的影响和点阵的三维坐标，因此，在拱坝、桥梁、高边坡的变形监测中有较好的应用前景。但是精密水准测量依然是高精度高程信息获取的主要方法。北京地铁一号线的地下和地表变形监测工作主要采用传统的精密水准测量方法来完成。监测工作采用了高精度的静力水准仪，在各个检测点上安装了这种造价昂贵的水准仪，测量精度可以达到0.1mm。每10min采集一次数据，直接和电脑相连接，可以实现24小时自动实时监测。面监测点的平面坐标测量则使用leica公司生产的TCA1800全站仪，测距精度可以达到1+2ppm，测量精度可以达到1秒，采用这些高精度的测量仪器可以基本保证测量的精度要求和速度要求。

2001年广州市广州地铁总公司批准了“非地铁施工时地铁结构变形监测”的科研项目，采用TCA2003全自动化全站仪为基础组成的自动变形监测系统，可以24小时无人值守，连续监测运行中的地铁隧道变形，且每次监测可以在地铁运行间隔内迅速完成。监测到的数据可以实时提供给施工方，已指导当前及下一步的施工，在工