北京地铁工程施工监测实施分析
 
浏览次数: 2347 发布日期:2012-3-1 8:38:48
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    【摘  要】介绍了北京地铁工程施工监测的工作原则、工作目的和工作依据,并结合政府文件要求,提示参加各方的工作职责。然后,重点分析监控量测工作在实施过程中存在的主要问题,归纳、总结出有针对性的建议。
    【关键词】地铁工程;监测;控制标准
 
    地铁工程修建牵涉较多设计理论分析问题,如岩土的复杂性、施工方法难以模拟性、地层与结构—支护(围护)相互作用的复杂性等。同时考虑到北京地铁工程地质条件差、周边环境比较复杂、产权单位关注程度高等特点,有必要通过信息化施工,及时了解施工过程中地层与支护结构的状态、支护结构施工造成周边环境风险源的变形程度,并及时反馈到设计与施工中去,以确保地铁工程施工和周边环境风险源的安全。作为信息化施工的最基础工作,监控量测显得非常重要。
监控量测工作内容
    北京地铁工程监控量测工作本着确保安全、技术先进、经济合理的原则,并根据不同的施工方法开展具有针对性的工作。其主要目的是:①掌握地层、支护结构和周边环境在施工过程中的动态变化,利用监测结果为设计和施工提供参考依据;②通过监测数据分析,对安全稳定性进行预测和反馈,为工程和环境安全提供可靠信息;③收集数据,积累资料和经验,为今后类似工程设计、施工及规范修改提供参考和依据。
    在北京地铁工程建设的实施过程中,建设管理单位、设计单位、监理单位、施工单位和第三方监测单位开展监控量测工作的依据主要有:①《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008;②《建筑变形测量规范》JGJ/T8-2007;③《地铁工程监控量测技术规程》DB11/490-2007;④《北京地铁工程监控量测设计指南(试行)》。
参建各方工作职责
    2009 年3月11日,北京市住房和城乡建设委员会下发了《北京市建设委员会关于加强北京市轨道交通工程施工安全质量管理意见》(京建施[2009]140号)(以下简称140号文),意见中明确了建设单位、监理单位和施工单位在开展监控量测工作中的职责。
    建设单位应聘请第三方监测机构,对工程进行实时监测,每天将监测结果报各线项目管理公司监控分中心,监控分中心每天按时报轨道公司监控中心,形成工程项目、各线管理公司和轨道建设公司3个监控层面。对监测中发现的数据异常等问题,建设、设计、施工及监理单位按职责及时采取措施进行处理,发生超预警值等严重问题时,及时组织专家进行论证并提出处理意见,各单位按专家意见立即处理。
    监理单位应对第三方监控量测系统进行检查验收,对监控量测数据要及时进行分析,发生超预警值情况时,应及时督促施工单位组织专家进行论证处理。
    施工单位应根据规范、标准规程和设计要求,科学编制监控量测方案,合理布置监测点,设专人监测,及时分析监控数据,每天按时报监理单位和各线项目管理公司分中心。对监控量测中发现的问题要及时采取措施,发生超预警值情况时,应及时组织专家进行论证处理。
3  实施过程中存在主要问题
    目前,建设、施工和监理等参建单位基本都能按照140号文要求开展监控量测工作,建设单位委托独立的第三方监测单位,监理单位设置了量测专业工程师,施工单位安排了资质符合要求的专业监测人员或采用监测专业分包方式实施具体工作。
    监控量测是一个系统化的工作,由于参与的单位和开展的环节较多,实施过程中也反映出一些问题,总结为以下6方面。
3.1 应测项目和选测项目设定
    在《地铁工程监控量测技术规程》(以下简称《技术规程》)中对应测项目和选测项目有明确的划分,应测项目的术语解释为“保证地铁周边环境和围岩的稳定以及施工安全应进行的日常监测项目”,选测项目的术语解释为“相对于应测项目而言,为了设计和施工的特殊需要,由设计文件规定的在局部地段进行的监测项目”。
即便是同样的施工工法或类似的工程环境,不同设计单位在具体的监测项目设定方面也有很大不同,对比分析如表1,2所示。

3.2 监控量测控制标准值
    为确保地铁工程结构自身和周边环境的安全,需要科学、经济而合理地制定监控量测值控制标准。
    技术规程对浅埋暗挖法、盾构法、明(盖)挖法及竖井施工而引起的地表沉降等监控量测项目建立了相应的控制值标准,具体详见《技术规程》中表7.2.1,7.2.2,7.2.3。但在实施过程中,施工设计图纸中给出的建议控制值大多高出技术规程中建立的控制值标准,仅以浅埋暗挖法为例进行对比分析,如表3所示。

    考虑到地铁工程周边环境的复杂性和不确定性,对地铁穿越工程、地铁周边建(构)筑物及地下管线的监控量测控制值标准,要求根据工程及周边环境的实际状况和现场监控量测值的综合分析结果,经评估后确定。在实施过程中,相关方对周边建(构)筑物的认识比较一致,对监控量测控制值标准基本没什么异议;地下管线的种类较多,而产权单位给予的关注程度不一,所以,具体的地铁工程给出的监控量测控制值标准也不一样。
3.3 监测点埋设方式
    监测点数量和埋设方式直接影响着监测成果的质量,也是能否正确分析监测数据的关键因素。通过调查分析,实施过程中反映较突出、矛盾较集中的是地表点和管线点的埋设问题。
    《技术规程》中只对地表点埋设方式有明确要求,可采用标准方法和浅层设点的方法。道路浅层设点为采用较大直径的水泥钉(直径≥5mm)或短钢筋(直径≥10mm)在路面设置测点的简易方法。浅层设定法只应在交通十分繁忙、无法进行钻孔设点的情况下应用。标准设点方法如图1所示。

    《技术规程》中对管线点埋设方式没有明确要求,施工设计对管线测点的埋设分3种情况。
    1) 观测范围内有检查井的管线,直接打开检查井将监测点布设到管线上或者管线承载体上(见图2)。

    2) 管线埋设浅且开挖不影响周边交通时,采用抱箍法埋设,测点与管线直接抱箍连接在一起;测杆直接引出路面,测点上部采用套筒保护(见图3)。

    3) 无检查井并且不具备开挖条件的管线采用钻机破开路面硬化层,洛阳铲探挖到管顶埋设测杆(见图4)。

    实施过程中发现,地表测点大多采用浅层设点方式,即便是在有条件做标准设点的情况下,也很少有按照要求进行埋设;管线测点埋设更是难以按照设计要求实施,除了与管线产权单位协调困难外,更多的是可行性太低。另外,洞内拱顶沉降和收敛测点没有统一的加工要求,实施中发现很多种测点样式,不利于监测数据的采集,数据的准确性无法得到有效保证。
3.4 初始值采集
    监测数据的初始值采集是关键,必须在施工影响前采集完成每个监测项目的初始值,并随工作面的推进及时按设计要求的精度及频率进行数据采集。
    初始值采集不能晚,但也不能过早,应根据施工方法确定施工影响的合理范围,并在施工影响前完成采集工作,为后续分析因施工影响而发生的沉降变形提供准确的依据。
3.5 监测数据分析和信息反馈
    若测点能够按照要求进行埋设,并且能够及时采集初始值,应该说监测数据的准确性和可靠性是能够保证的,对数据的分析和反馈也是有效的。但因为地表测点没有按照要求埋设,尤其是管线测点基本上都是用浅层设定方法来代替的,所以,制定出的管线控制值标准不能直接用于判断安全稳定程度,给监测数据分析以及预警响应带来很大困扰。
3.6 监测安全
    监控量测工作面临的安全压力很大,作业过程中做好安全防护,基本可以消除隧道内的安全事故,但在道路上实施监测任务时,却很难保证不出意外。
    近年来,因在道路上实施监测任务,交通意外事故时有发生,给如何进行有效监测和做好交通繁忙路段监测的安全防护一次次敲响警钟。
结语
    1) 应科学合理地设定监测项目  地铁工程具有复杂性,也具有可类比性。目前,各种施工方法应该说都已经相对成熟,可以根据以往经验,科学、合理的设定监测项目。
    2) 测点的埋设方式应具有可行性  测点的埋设方式是监控量测工作的基础,测点应安全可靠,埋设方式应可行且能真实反映变形情况,在不能按原设计要求进行埋设时,替代埋点方式的可行性和有效性需认真研究。
    3) 监控量测控制值标准应经济合理  沉降控制标准是监测实施过程中的一个重要参数,是评价施工及周边环境是否安全的一个重要依据。在制定的过程中,要结合各种影响因素综合考虑,同时还需要充分考虑实施的经济合理性,尽量减少施工控制成本。
    4) 采用先进设备、方法和手段  监控量测作为地铁工程信息化施工的最基础工作之一,已经发展了20多年。随着地铁施工信息化程度的提高,以及监控量测技术在地铁施工过程中无可替代的指导作用,目前的监控量测工作被提到前所未有的高度,既充满了发展的机遇,也存在技术上的挑战。比如,采用怎样先进的设备、方法和手段来实现无人上路监测等。(翟志刚)
 
参考文献:
    [1] 北京城建勘测设计研究院有限责任公司.GB50308—2008 城市轨道交通工程测量规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
    [2] 建设综合勘察研究设计院.JGJ/T8—2007 建筑变形测量规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2007.
    [3] DB11 /490—2007 地铁工程监控量测技术规程[S].北京:北京城建科技促进会,2007.
 
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