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摘 要

随着我国城市建设步伐日益推进，出现了越来越多的深基坑工程。特别是近年来各大城市掀起的地铁建设热潮，形成的地铁车站深基坑工程规模和难度日益增大。深基坑开挖必定引起各种沉降，深基坑工程沉降的监测和预报作为信息化施工的关键，已成为深基坑工程中的重要研究内容^[1]。

本文首先在介绍地铁车站基坑沉降监测的内容、监测技术、数据处理方法的基础上，对地铁车站基坑的预警预报方法进行了探讨；然后深入研究灰色系统算法在沉降预报中的建模技术流程，包括灰色序列生成、一次拟合参数求解、模型确立、精度检验等；最后结合常州市地铁车站北郊中学站基坑沉降监测数据，利用Matlab语言编制灰色系统基坑沉降预测模型程序，做出合理预报，并与实测值对比，分析预测模型的优缺点及实用性。

关键字：沉降监测 数据处理 灰色系统 Matlab 沉降预测

Monitoring technique for foundation pit of metro station and gray system prediction model study

Abstract

As the urban construction pace increasingly advance, appeared more and more deep foundation pit engineering. Especially the subway construction in major cities recent years. Formation of the subway station deep foundation pit engineering scale and increasing difficulty. Deep excavation will cause settlement of all kinds, monitoring and prediction of deep foundation pit engineering settlement as the key part of information construction, it is a kind of the important research subject in deep foundation pit engineering.

On the basis of introducing the content of foundation pit settlement monitoring, Monitoring technique and data processing method of Metro station, the early warning and forecasting method of foundation pit of subway station are discussed; then studies grey system algorithms in the settlement prediction of the modeling process, including grey sequence generation, a fitting parameter solution, model establishment, accuracy test; finally subway station foundation settlement monitoring data, settlement prediction model based on grey system foundation of the matlab programming language, make a reasonable forecast and with the measured value contrast, advantages, disadvantages and applicability of the analytical models for the prediction.

Key Words: Settlement monitoring; Data processing; The grey system; Matlab; Settlement prediction.

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 研究现状 1

1.3 本文的研究内容 2

第二章 地铁车站基坑沉降监测 4

2.1 高程控制网 4

2.1.1 基准点埋设原则 4

2.1.2 基准点布设 4

2.1.3 基准点引测及校核 5

2.2 沉降监测 6

2.2.1 沉降监测项目 6

2.2.2 监测点布设 6

2.2.3 监测方法 8

2.3 数据处理 8

2.3.1 基准点稳定性检验分析 8

2.3.2 监测数据平差和处理 9

2.4 监测频率 10

2.5 预警报警 11

2.5.1 预警等级 11

2.5.2 报警控制指标 12

2.5.3 预警监测频率 12

2.5.4 消警流程 12

2.6 本章小结 12

第三章 灰色系统预测模型研究 14

3.1 灰色系统概述 14

3.2 GM(1,1)预测模型 14

3.2.1 GM(1,1)的建模机理 14

3.2.2 GM(1,1)的建模过程 16

3.3 GM(1,1)模型可行性判断 17

3.3.1 GM(1,1)模型的参数禁区 17

3.3.2 GM(1,1)模型的级比能容区 18

3.4 GM(1,1)模型精度检验 18

3.5本章小结 19

第四章 工程实例分析 21

4.1 工程概况 21

4.2 沉降监测数据分析处理 21

4.3 GM(1,1)预测模型的MATLAB程序实现 21

4.4 GM(1,1)预测模型应用 23

4.4.1 GM(1,1)模型可行性判断 24

4.4.2 预测结果与精度分析 24

4.5 本章小结 27

第五章 总结与展望 28

5.1 总结 28

5.2 展望 28

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪 论

随着我国城市化进程的不断加快，城市人口已经达到饱和状态，城市有限的地面交通难以满足大众的出行需求。人地矛盾的激化使得更多的城市将目光投向了地下轨道交通。随之而来的地铁基坑工程项目也越来越多，截止2016年初，我国已有66个城市已建或正在建设地铁，地铁车站的建设规模处于世界前列^[2]。车站基坑工程也逐渐向宽、大、深的方向发展，深基坑开挖必定引起各种沉降，深基坑工程沉降的监测和预报作为信息化施工的关键，已成为深基坑工程中的重要研究内容^[1]。

1.1 研究背景与意义

在全国各地已建成和在建的地铁工程中，如深圳、上海、南京、北京、广州等地，都出现过由于地质条件复杂，不规范施工所造成的地表沉降过大、地面建筑物及地下管线破坏、隧道塌方、深基坑支护破坏以及滑坡等工程事故，这些问题都直接影响到工程建设的投资成本、施工进度、施工安全以及环境影响等等。这无疑是对基坑开挖施工的巨大阻碍^[3]。

在基坑开挖施工过程中，受土层开挖、地面荷载等因素影响，基坑围护结构顶部、立柱、周边地表与设施等均会出现变形现象。如何确保地铁车站深基坑开挖施工的安全和稳定是个重大难题，对其进行科学的监测和有效的预测能很好地解决这个难题。通过对其进行周期性监测，并进一步分析变形规律，预测变形趋势，及时发现异常，采取预防措施，才能避免事故的发生，这是本文的研究重点。

1.2 研究现状

上世纪80年代初，我国开始深入地研究基坑工程。短短三十年里取得了十分显著的成果。经过多年的深基坑开挖工程实践，已经形成了较为完善的基坑监测体系。张俊中^[4]从近十年变形监测技术的发展历程来看，外部变形监测主要是测量变形体在空间三维几何形态上的变化。主要是研制各种专用的监测仪器，并使用一些传统的和现代相结合的测量仪器，动态的获取监测点的数据，从而对基坑安全程度做出评估。卜璞^[3]纵观国内外数十年变形监测技术的发展历程，要获得高精度的高程信息主要还是采用精密的水准测量。

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