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徐州轨道交通隧道施工：现场监测与沉降智能预测的深度剖析

一、引言

1.1研究背景与意义

随着城市化进程的加速，城市人口数量不断增长，交通拥堵问题日益突出。为了有效缓解城市交通压力，提升城市交通运输效率，发展城市轨道交通成为众多城市的重要选择。徐州作为淮海经济区的中心城市，近年来城市建设快速发展，人口持续集聚，对高效便捷的城市交通需求极为迫切。在此背景下，徐州积极推进轨道交通建设，以构建现代化的城市交通体系。

轨道交通隧道施工是一项复杂且具有高风险性的工程。在徐州轨道交通隧道施工过程中，由于地质条件复杂多样，可能涉及软土地层、砂质地层、岩石地层等不同地质情况，同时还需穿越河流、湖泊、建筑物密集区以及地下管线复杂区域，这使得施工面临诸多挑战。隧道施工过程中不可避免地会对周围土体产生扰动，从而导致隧道周边地层位移和沉降。若沉降过大，不仅会威胁隧道自身结构的安全稳定性，如造成隧道衬砌开裂、变形，甚至坍塌，还会对周边的建筑物、地下管线等造成严重影响，可能引发建筑物倾斜、开裂，地下管线破裂等问题，进而危及公共安全，带来巨大的经济损失。

准确的隧道施工监测及沉降预测对于保障徐州轨道交通工程的安全建设和运营至关重要。通过现场监测，可以实时获取隧道施工过程中的各种数据，如围岩变形、支护结构受力、地表沉降等信息，这些数据能够直观反映施工过程中隧道及周边环境的实际状态。基于这些监测数据进行深入分析，施工人员可以及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的有效措施进行处理，从而避免事故的发生。沉降预测则可以提前预估隧道施工可能引起的沉降情况，为施工方案的优化提供科学依据。例如，根据预测结果合理调整施工工艺、施工参数，加强对重点区域的支护和保护措施，从而有效控制沉降，降低对周边环境的影响，确保施工的顺利进行。

以南京地铁珠江路站-鼓楼站区间为例，该区间穿越软-流塑状淤泥质粉质粘土地层和众多地面建筑物及密集地下管线，施工中采用大管棚+小导管超前预注浆+掌子面注浆隧道预支护方案及台阶法开挖与钢架、网、喷混凝土支护的综合措施，并根据实际工况进行计算模拟、预测地表沉降，进行施工量测，最终实现了安全顺利施工，建筑物完好无损。徐州轨道交通隧道施工同样需要重视监测和沉降预测工作，借鉴其他城市的成功经验，结合自身特点，运用先进的技术和方法，确保隧道施工的安全和质量，为徐州城市轨道交通的发展奠定坚实基础，推动城市的可持续发展。

1.2国内外研究现状

随着轨道交通建设在全球范围内的广泛开展，隧道施工监测技术和沉降预测方法一直是国内外学者和工程技术人员研究的重点领域。

在隧道施工监测技术方面，国外起步较早，技术较为成熟。早期主要采用水准仪、全站仪等传统测量仪器进行人工测量，获取隧道施工过程中的位移、沉降等数据。随着科技的不断进步，传感器技术、自动化监测系统以及无损检测技术得到了广泛应用。例如，光纤传感器具有高精度、抗干扰能力强、可分布式测量等优点，能够实时监测隧道结构的应变、温度等参数，在国外的一些大型隧道工程中得到了成功应用。激光扫描技术可以快速获取隧道表面的三维信息，通过对比不同时期的扫描数据，能够准确分析隧道的变形情况，在隧道施工监测和竣工验收中发挥了重要作用。

国内在隧道施工监测技术方面也取得了显著进展。近年来，随着我国轨道交通建设的大规模推进，对施工监测技术的需求不断增加，促使相关研究和应用迅速发展。在传统测量技术的基础上，不断引进和吸收国外先进技术，实现了监测技术的多元化和智能化。例如，我国自主研发的自动化监测系统，能够实现对隧道施工过程的24小时实时监测，通过无线传输技术将监测数据实时传输到监控中心，便于施工人员及时掌握施工情况，及时发现和处理问题。此外，基于物联网、大数据等技术的监测系统也逐渐得到应用，通过对大量监测数据的分析和挖掘，能够实现对隧道施工风险的预警和评估。

在沉降预测方法方面，国外学者提出了多种理论和模型。Peck公式是最早用于隧道施工地表沉降预测的经验公式之一，该公式基于土体的连续性假设和小应变理论，通过对实测数据的分析和统计，建立了地表沉降与隧道施工参数之间的关系。随后，学者们对Peck公式进行了不断改进和完善，考虑了更多的影响因素，如土体的力学性质、施工方法、隧道埋深等。数值模拟方法如有限元法、有限差分法等也被广泛应用于隧道沉降预测。通过建立隧道和周围土体的数值模型，模拟隧道施工过程中的力学行为，能够较为准确地预测沉降情况。此外，一些智能算法如神经网络、支持向量机等也被引入到沉降预测中，通过对大量监测数据的学习和训练，建立沉降预测模型，提高了预测的精度和可靠性。

国内学者在沉降预测方法方面也进行了大量研究。结合我国的工程实际情况，对国外的理论和方法进行了改进和创新。例如，针对Peck公式在不同