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[微信文章] 知识科普 | 一篇文章告诉你地铁监测的整个流程

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eason是我粉丝 发表于 2017-9-26 14:55:56 | 只看该作者 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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来源:老邱快乐说监测
作者:邱山鸣(授权发布)
编前语:

为了尽可能让大家通过一篇了解整个地铁监测的意义和流程,小编已经努力把篇幅压缩到最小了。
文章大约13000字认真阅读才是王道,文章值得收藏、分享。



随着我国轨道交通的快速发展,相关工程监测的相关管理文件已陆续制定,各地铁建设城市也出台相关管理文件,加强对地铁建设和运营过程中监测工作的管理,政府职能部门如安监、质监也直接对地铁监测进行指导和管理,要求定期报送监测资料。
由此可见,政府对涉及到公共安全的地铁建设与运营的监测工作是高度重视的。

下面,就同52监测小编一起,系统的学习一下地铁监测。

1 作用与地位

1.1 地铁监测的目的

地铁工程监测可验证设计、施工和环境保护方案的安全性与合理性,优化设计和施工参数,判定并预测工程结构和周边环境的安全状态及发展趋势,为实施信息化施工等提供资料。施工监测的作用主要体现在以下几个方面:

a) 验证工程勘察资料的可靠性

工程勘察为设计和施工提供详细的工程地质资料和技术参数,是工程建设的基础工作。

然而,受到勘察时间、勘察设备精确度、人员操作规范性等因素的影响,工程勘察资料的可靠性需要再次检验。

施工过程中的工程监测能够检验工程勘察资料的可靠性,防止因工程勘察失误、勘测资料的不足对结构安全和施工安全产生影响。

b) 优化设计方案并提高结构的可靠性

工程监测成果可以通过实测结果与理论值的对比,验证工程设计假设,评估设计方案的合理性。

将监测结果反馈于设计,以便进行设计变更,优化设计方案,从而提高结构的可靠性。

同样,借助反分析方法得出的地铁工程设计理论可用于今后类似工程的设计。

c) 防范发生安全生产事故

通过监测可掌握各施工阶段地层与支护结构的动态变化,监测异常荷载和结构的过大反应,把握施工过程中监测对象的安全状态。

如果有潜在工程安全问题,工程监测能及时发现危险的先兆,促使施工方采取必要的工程措施,避免工程破坏事故和环境事故的发生。

此外,当出现一些不可抗力而引起的工程事故或者意外时,可以通过勘察资料界定责任。

d) 提高施工管理决策的科学性

工程监测的结果可指导现场施工,对施工方法进行适用性评价,可确定和优化施工方案与参数,提高施工管理决策的科学性,进行信息化施工、并为新施工方法、技术提供可靠的时间资料和科学依据。

此外,工程监测可掌握地表下沉和工程周边环境的变化,确保道路顺畅,保证地面、地下建(构)筑物、地下管线、既有交通线等的安全使用。

e) 为类似工程的设计、施工提供参考资料

工程监测可以为快速发展中的地铁工程设计和施工积累大量资料,提高工程建设的信息化水平。

为理论研究提供可靠的数据信息,也可为今后类似工程的设计、施工提供对比依据。

1.2 工程监测的地位

地铁工程施工过程中经常发生支护结构垮塌、周围岩土体坍塌以及建(构)筑物、地下管线等周边环境对象的过大变形或破坏等安全风险事件。

因此,在地下工程施工过程中开展工程监测工作,对安全风险事件的预防、预报和控制安全风险事件的发生具有十分重要的意义。

针对近年来地铁工程建设过程中安全事故不断出现的现象建设主管部门提出了加强工程监测工作的相关要求,主要有:

a)《关于加强地铁建设安全管理工作的紧急通知》(建质电(2006)4号)要求,地铁工程施工期间,要积极采用先进科学手段加强对沿途管线的监测,除了施工单位的监测,还要委托独立第三方进行监测。

b)《关于进一步加强地铁建设安全管理工作的紧急通知》(建质电(2008)118号)要求,施工单位加强对相邻建(构)筑物、道路等沉降和位移情况的监测。

对水文地质条件和周边环境复杂的工程,除施工单位监测外,建设单位应委托独立第三方进行监测,加密监测布点,加大监测频次,充分利用信息网络技术进行远程监控,根据采集信息实行动态评估和预警。

c) “关于印发《城市轨道交通工程安全质量管理暂行办法》的通知”(建质(2010)5号)要求,建设单位要对工程项目管理负责,对监测等单位进行安全质量履约管理。

此外,对工程监测单位安全质量责任进行规定,明确了监测单位对工程项目的安全质量承担监测责任。监测单位主要负责人应当对本单位监测工作全面负责。

这些要求均明确了工程监测的主要作用是为施工过程风险管理提供数据,为工程施工过程风险管理服务。


杭州地铁一号线萧山湘湖站工地坍塌示意图
2 地铁监测类型

地铁工程监测包括施工监测和第三方监测两类。

2.1 施工监测

施工监测是指施工单位按照施工图设计文件、施工组织设计及标准规范等要求,对工程支护结构、主体结构、岩土体、地下水和周边环境等进行的监测工作。

地铁工程的监测活动以施工监测为主导,贯穿于整个施工阶段。

施工单位应根据施工合同、设计文件及相关标准等要求,科学编制监测方案,合理布置监测点,设专人监测。

及时分析监控数据,按时报监理单位和建设单位。

对监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。

2.2 第三方监测

第三方监测是指监测单位受建设单位委托,按照合同及标准规范要求,对工程支护结构、主体结构关键部位及重要周边环境等进行的监测工作。

第三方监测单位独立于施工单位、监理单位及设计代表。

建设单位应当在工程开工前委托具有相应工程勘察资质的独立法人单位开展第三方监测工作。

第三方监测单位不得与所监测工程的施工单位有隶属关系或者其他利害关系,且第三方监测单位应当向工程所在地建设主管部门办理备案手续。

地铁工程通过引人第三方监测,对施工单位的施工监测数据进行监督、对比和检验,并利用现代数理统计理论对监测数据进行处理、分析和预测,使建设单位及时掌握独立。

客观、公正的监测数据和施工信息,可有效地保证地铁工程施工安全,避免重大事故发生。

《关于加强地铁建设安全管理工作的紧急通知》(建质电(2006)4号)和《关于进一步加强地铁建设安全管理工作的紧急通知》(建质电(2008)118号)明确要求除施工单位监测外,建设单位应委托独立第三方进行监测,加密监测布点,加大监测频次,充分利用信息网络技术进行远程监控,根据采集信息实行动态评估和预警。

“关于印发《城市轨道交通工程安全质量管理暂行办法》的通知”(建质(2010)5号)要求,建设单位要对工程项目管理负责,对监测等单位进行安全质量履约管理,明确了监测单位对工程项目的安全质量承担监测责任。监测单位主要负责人应当对本单位监测工作全面负责。

杭州地铁一号线萧山湘湖站坍塌事故判决

3 施工监测与第三方监测

3.1定位不同

《城市轨道交通工程监测管理指南》第三条规定城市轨道交通工程监测实行施工监测和第三方监测。

第三方监测是指监测单位受建设单位委托,按照合同及标准规范要求,对工程支护结构、主体结构关键部位及重要周边环境等进行的监测工作。

施工监测是指施工单位按照施工图设计文件、施工组织设计及标准规范等要求,对工程支护结构、主体结构、岩土体、地下水和周边环境等进行的监测工作。

《建筑基坑工程监测技术规范》GB 50497-2009第3.0.3条“第三方监测并不取代施工单位自己开展的必要的施工监测,施工单位在施工过程中仍应进行必要的施工监测”。

3.2监测目的和作用不同

第三方监测:

为建设单位风险监控预警、险情处置、事故分析以及工后评估提供服务;

为监理单位核实及验证施工监测数据提供服务;

为客观公正处理建设单位与工程周边环境产权人或管理单位的争议提供基础数据。

施工监测:

作为施工工序组成部分,主要是为施工单位指导自身信息化施工和安全、质量、进度控制服务。

3.3实施主体不同

第三方监测:由建设单位委托具有资质的监测单位实施。

施工监测:由施工单位自行实施。

3.4市场准入不同

从事城市轨道交通工程第三方监测业务的监测单位,应当具有相应工程勘察资质。(《城市轨道交通工程安全质量管理暂行办法》),各地不同,但都在工程勘察综合资质、测绘资质、检测资质和计量认证CMA之一或其组合。

通常对项目负责人要求有注册土木工程师(岩土)、注册测绘师等,各地也有差异。

施工监测由施工单位自行实施,即满足施工资质即可,人员也无具体要求。

3.5实施程序不同

第三方监测:

是在施工图设计的基础上,专门编制第三方监测方案,并经建设单位组织专家论证后实施。

监测数据报建设单位、监理单位、设计单位。发现异常时,及时通知施工单位。

施工监测:

是以施工图设计为基础,编制施工监测方案,报监理单位审查。监测数据主要为施工单位自身所用,报监理单位、设计单位。

3.6监测内容和频率不同

第三方监测一般是对整条线路或多个施工标段进行监测,监测重点是重要的周边环境和工程围护结构的关键部位,监测项目和监测频次较施工监测要少。

施工监测主要针对一个施工标段的工程围护结构和周边环境,其监测项目较多,监测频次高。

《城市轨道交通工程监测管理指南》第十三条规定第三方监测宜与施工监测同点位监测。对于重大风险工程的关键部位、关键时段的第三方监测工作量(包括监测点数及频次)不宜少于施工监测工作量的三分之一。

正在施工的地铁隧道(盾构法,长沙4号线)

4 法规与规程规范

4.1重要法规

核心法规《城市轨道交通工程安全质量管理暂行办法》(建质电[2010]5号)重要条款:

第十二条
建设单位应当委托工程监测单位和质量检测单位进行第三方监测和质量检测。

第二十四条  
设计单位提交的设计文件应当符合国家规定的设计深度要求,并应根据工程周边环境的现状评估报告提出设计处理措施,必要时进行专项设计。施工图设计应当包括工程及其周边环境的监测要求和监测控制标准等内容。

第四十条
施工单位应当对工程支护结构、围岩以及工程周边环境等进行施工监测、安全巡视和综合分析,及时向设计、监理单位反馈监测数据和巡视信息。发现异常时,及时通知建设、设计、监理等单位,并采取应对措施。施工单位应当按照设计要求和工程实际编制施工监测方案,并经监理单位审查后实施。

第五十八条
从事城市轨道交通工程第三方监测业务的工程监测单位(以下简称监测单位),应当具有相应工程勘察资质,并向工程所在地建设主管部门办理备案手续。监测单位不得转包监测业务,不得与所监测工程的施工单位有隶属关系或者其他利害关系。

第六十条
监测单位对工程项目的安全质量承担监测责任。监测单位主要负责人应当对本单位监测工作全面负责。项目监测负责人对所承担工程项目的安全质量监测工作负责。项目监测负责人应当具有相应执业资格和城市轨道交通工程监测工作经验。

第六十二条
监测单位应当根据勘察设计文件、安全质量风险评估报告、监测合同及有关资料编制第三方监测方案,经专家论证并经监测单位主要负责人签字后实施。监测单位应当按照第三方监测方案开展监测和巡视工作,及时向建设、监理、设计单位提供监测报告。发现异常时,立即向建设单位反馈。

第六十四条
监测、质量检测单位出具的监测、检测报告应当经监测、检测人员签字,监测、质量检测单位法定代表人或其授权签字人签署,并加盖公章后方可生效。质量检测单位出具的见证取样检测报告中应当注明见证人单位及姓名。监测、质量检测单位应当对监测、检测报告的真实性和准确性负责。

主要法规:

《关于进一步加强地铁建设安全管理工作的紧急通知》(建质电(2008)118号)
《城市轨道交通工程监测管理指南》(住房城乡建设部)(建质(2010)5号)
《关于加强地铁建设安全管理工作的紧急通知》(建质电(2006)4号)
《关于加强重大工程安全质量保障措施的通知》(改性投(2009)3183号)国家发展改革委等七部门。

4.2主要规范

核心规范《城市轨道交通工程监测技术规范》(GB 50911-2013)
共11章:总则,术语和符号,基本规定,监测项目及要求,支护结构和周围岩土体监测点布设,周边环境监测点布设,监测方法及技术要求,监测频率,监测项目控制值和预警,线路结构变形测量,监测成果及信息反馈等。179页。

主要规范如下:

《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008;
《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009;
《工程测量规范》GB50026-2007;
《建筑变形测量规范》JGJ/8-2016;
《建筑工程施工过程结构分析与监测技术规范》JGJ/T302-2013;
《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002;
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012;
《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006;
《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999(2003年版);
《爆破安全规程》GB6722-2011;
《地铁设计规范》GB50157-2003;
《铁路工程抗震设计规范》GB50111—2006(2009年版);
《铁路隧道设计规范》TB10003—2005、J449—2005;
《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005;
《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005;
《铁路桥涵施工技术规范》TB10203-2002;
《铁路轨道设计规范》TB10082-2005。

既有线路监测(长沙南湖路隧道,4号线第三方监测)

5 主要对象与物理量

地铁工程监测的对象主要有工程结构及周围岩土体(包括工程支护结构、二次结构、周边土体、地下水)、周边环境(包括建(构)筑物、桥梁、管线、道路、河流、既有铁路及地铁线路等)。

需要监测的物理量主要变形、应力、应变、内力、振动缝等,通过监测获取各对象的现状,预测其变化趋势,有效地对可能发生的安全风险进行预警。

5.1工程结构监测

在工程结构的施工和运营过程中,由于人类认识的局限性、设计施工不当及加固维护措施不到位等,可能会出现各种各样的结构安全事故,尤其是大型基础设施安全事故会造成极大的人员伤亡和财产损失。

通过对结构状态实时监测,可以及时掌握结构的服役状态,在结构发生破坏的早期识别结构损伤,并以此为基础来评估结构安全状况,进行针对性的加固和修缮。

因此,应采取措施监测工程结构的变化。

5.2围(支)护结构体系监测

基坑和隧道的施工开挖过程中,基坑和隧道内外地基应力的重新分布会引起围(支)护结构的变形,其变形的大小反映基坑和隧道的安全状况。

如果变形超出设计允许值,将会对基坑和隧道的安全造成影响,如基坑外部土体沉降、基坑围护结构侧移等。

因此,需要制定详细的监测方案对围(支)护结构体系进行监测。

5.3周围岩土体监测
周围岩土体的变形监测是评价岩土体及建筑物稳定状态或建筑物是否能正常使用的最直接指标。

由于岩土体性质复杂而多变,勘察时难以掌握清楚,以致所作评价不准确,并且由于工程建设改变周围岩土体的原始状态,破坏周围岩土的稳定性。

如果施工过程中不能给周围岩土体提供必要的帮助或限制,周围岩土体将发生变形破坏,隧道工程围(支)护结构的安全。

因此,要对工程周围岩土体进行工程监测,果判断周围岩土体稳定性和预测变形趋势,为工程设计和施工提供科学依据。

5.4周边环境监测

工程建设引起的围(支)护结构变形、地下水位变化、基坑坑底变形等会对产生圈套影响。
在实际工程中,因工程地、施工不当导致周边建筑物、既有线路、地下管线等变形或损坏,要及时发生可能诱发的安全风险,因此,要对地铁工程周边环境进行监测。

周边环境监测(建筑物沉降监测)

6 监测方案的编制与审查

6.1监测总体方案编制

《城市轨道交通工程监测技术规范》(GB 50911-2013)相关条款规定:
工程监测方案编制前应充分收集、分析水文气象资料、岩土工程勘察报告、周边环境调查报告、安全风险评估报告、设计文件及施工方案等相关资料,并进行现场踏勘。

在分析研究工程风险及影响工程安全的关键部位和关键工序的基础上,有针对性地进行编制,包括下列内容:

1)工程概况;
2)建设场地地质条件、周边环境条件及工程风险特点;
3)监测目的和依据;
4)监测范围、对象与监测等级;
5)监测项目和内容;
6)基准点、监测点的布设与保护要求,监测点布置图;
7)监测方法和精度;
8)监测频率和周期;
9)监测控制值、预警等级、预警标准及异常情况下的监测措施;
10)监测信息的采集、分析和处理要求;
11)监测信息反馈制度;
12)监测仪器设备、元器件及人员的配备;
13)质量管理、安全管理及其他管理制度。

个人认为监测方案从下列五个方面着手:

一是引用合同或设计文件,如工程概况、监测范围、监测项目及内容等,这个没有什么发挥空间,原文照搬即可,但有疑问的或错误的一定要搞清楚,不能跟着错;

二是是引用规范等,对应工程等级后再细化,如精度、频率及周期等,当然也可能合同或设计文件有违规范的,应该还是按合同和设计文件;

三是根据自身资源选择合适的方法,每个监测项目可能不同方法,每个部位方法也不尽相同,总体以规范为基础,超越规范一定要有认证和工程案例;

四是监测单位管理制度,包括质量、安全与文明生产、进度和环境保护等,但必须参照执行建设单位的管理制度;

五是重大工程风险识别及重点难点认识,这部分是最难编制的也是方案的重点,这就必须充分现场踏勘、收集各方资料并与施工、监理、设计和建设单位充分交流,才能准确识别重大工程风险,才能不至于遗漏重点、忽略难点。

6.2专项监测方案编制

对于重大风险工程,应编制专项监测方案,并通过专家论证后,方可实施。主要包括下列情况:

1)穿越或邻近既有轨道交通设施;
2)穿越重要的建(构)筑物、高速公路、桥梁、地下管线、地下构筑物、机场跑道等;
3)穿越或邻近保护性文物及古建筑;
4)穿越河流、湖泊等地表水体;
5)穿越岩溶、断裂带、地裂缝等不良地质条件;
6)其他对工程安全质量有重要影响需要编制专项监测方案的工程。

6.3监测方案审查

第三方监测单位编制的监测方案应通过建设单位组织的专家论证,并经监测单位主要负责人签字后实施。监测方案的审查包括以下几个方面:
1)监测方案的编制依据是否实时、准确、适宜;
2)监测方案的内容体系是否符合招标文件及施工监测设计图纸的要求;
3)监测方法是否先进、科学、合理;
4)仪器、仪表精度要求是否满足相关规范要求;
5)测点的布置位置、范围、监测频率等是否符合技术标准、设计及施工的要求;
6)监测数据记录、分析与处理方法是否及时、准确、恰当;
7)监测控制指标设置是否符合监测规范、设计文件等要求;
8)监测报表上报机制和监测信息反馈系统是否可靠、顺畅、到位;
9)应急响应机制是否能快速、完备、高效;
10)监测组织机构是否完善,监测人员的资格是否符合相关要求;
11)是否具有相应的质量及安全保障措施等。

监测总方案专家评审会(长沙4号线)

7 地铁监测的发展趋势

7.1监测管理要求逐渐严格

城市轨道交通工程监测工作为岩土工程分析和工程安全性评价提供了基础性资料,工程监测工作的管理要求逐渐趋于严格化管理。

关于工程监测的相关管理文件已陆续制定,如住房城乡建设部工程质量安全监管司组织制定的《城市轨道交通工程监测管理办法》等。

相关管理文件的颁布实施,对工程监测工作进行更为全面、细致的管理,对工程监测工作的从业资质、人员素质等进行了较为全面的规定。

各地铁建设城市也出台相关管理文件加强对地铁建设和运营过程中监测工作的管理,政府职能部门如安监、质监也直接对地铁监测进行指导和管理,要求定期报送监测资料。

由此可见,政府对涉及到公共安全的地铁建设与运营的监测工作是高度重视的。

7.2监测新技术的应用

随着地铁工程建设的不断展开,相关工程监测技术取得了迅速的发展,监测数据快速采集、实时采集、实时反馈,监测精度也在不断提高,监测系统日益向系统化、网络化、自动化、智能化方面迈进。

迅速发展的互联网+、大数据、云平台在地铁监测中也得到越来越多的应用,物联网传感器、云平台已有应用,大数据应用也将是必然。

自动化监测具有高精度、数据实时采集的特点,可避免人工监测的局限性,在穿越和近接城市轨道交通既有线的施工中,可实时掌握施工对既有线隧道结构和轨道结构的影响,保证施工和既有线运营的安全。

7.3控制指标的研究

作为控制工程和周边环境安全的重要标准,控制指标的提出具有重要的实际意义。

目前地铁工程监测控制指标具体数值的确定存在困难,尤其周边环境对象的控制指标确定存在很大的难度。

为避免工程事故的出现,一般采取保守控制的方式,过大的安全系数难免造成工程技术难度的增大和工程造价的增加。

定量化的控制指标的制定需要一套完善的工作体系以及充足的工程实例资料,这是目前工程监测对象安全评估和控制的最主要的问题,也是最难以解决的问题。

工程建设应注重研究控制指标的确定方法,完善安全风险评估的技术手段,注重工程实际资料的积累,在实践中不断进行科学总结,以达到控制指标确定的科学性、经济性和实用性。

7.4监测成果综合分析和信息反馈

为更好地为工程安全建设服务,工程监测应注重成果的综合分析工作。深人开展工程监测数据分析预测的研究,明晰现有预测方法的局限性,积极研究新的预测方法重视数值计算技术和力学模型反分析方法。

将已取得大量研究成果的数值模拟和反分析方法应用于城市轨道交通工程建设之中,以期有研究方面的突破。

监测信息反馈应与时俱进,为推动信息化设计、施工的需要,现有的监测信息管理系统应适应工程监测技术以及现代通信技术的发展。

监测信息管理系统应与自动化监测、视频监测、非接触监测等系统进行连接,综合存储和管理各类监测信息。

在信息传输方面,系统应整合移动互联网等现代化信息传输手段,将监测信息及时反馈建设、设计、施工等单位,以集成化、系统化的监测信息管理系统更好地为工程安全建设服务。

7.5运营监测工作日益重要

由于城市地质条件或既有轨道交通控制保护区内工程施工等的影响,城市轨道交通运营线路难免出现沉降、差异沉降,使线路结构出现变形、变化,进而影响安全运营。

目前部分城市的轨道交通运营线路已出现了隧道结构开裂、渗漏水等现象,个别线路因过大沉降而停运,需进行维修和加固。

开展线路结构变形监测可为分析线路结构安全及对运营安全的影响、制定线路结构维修加固方案及运营安全管理制度等提供基础数据,便于及早发现结构位移变形,对线路结构加固、维修,保证线路运营安全具有十分重要意义。

重庆地铁九号线施工现场

8 基本原则与要求

8.1方案基本原则

a)仪器高效可靠原则

尽量采用先进的监测技术与可靠的手段,选用效率高、可靠性强的先进仪器和设备,以确保监测效率和精度。

b)手段简单易行原则

监测方法和手段简单易行,快速准确,适应现场快速变化的施工状况。

c)监测手段无损原则

采用的监测手段不影响和妨碍结构的正常受力或有损结构的变形刚度和强度。

d)方法相互验证原则

多种监测方法、多种监测物理量相互验证,实行多项内容监测,设置多道防线的监测。

e)信息反馈及时原则

及时将监测数据录入、导入监测系统信息报警平台,异常测值及时报告。

8.2监测基本要求

a) 监测方法合适

根据监测对象和监测项目特点、工程监测等级、设计要求,进度要求、场地条件和自身经验等因素综合确定合适的监测方法。

b) 监测布设合理

1)基准点应设置在施工影响范围之外的稳定区域,每处监测工程基准点不少于3个,水平位移观测点数不少于4个;
2)工作基点应选在工程影响范围以外的相对稳定和方便使用的位置;
3)基准点和工作基点应在施工影响前埋设,确定其稳定后方可使用使用;
4)监测期间,定期联测基准点和工作基点,采取有效措施确保其稳定;
5)基准点的埋设形式应符合相关的规范要求。

c) 监测仪器合规

1)监测仪器、设备应满足监测精度和量程的要求;
2)监测仪器和设备应定期进行检定,传感器应在使用前进行标定;
3)监测仪器防水性好,抗干扰能力强,具有良好的稳定性和可靠性。

d) 监测“四同”作业

1)采用相同的监测方法、监测路线;
2)使用同一监测仪器和设备;
3)固定监测人员;
4)在基本相同的时段和环境条件下作业。

e) 支护监测及时

工程支护结构体系监测点应在支护结构施工过程中及时布设,工程周边环境与周围岩土体监测点应在施工之前埋设;监测点埋设并稳定后,应至少连续独立进行3次观测,取其平均值作为初始值。

f) 精度满足规范

应反映监测对象的变化量,根据监测项目、控制值大小工程要求、相关标准规定综合确定(变形监测中误差不宜大于控制值的5%)。

g) 既有线路自动

对于下穿既有轨道交通、重要建(构)筑物的工程,宜采用远程自动化监测方法。

h) 设施保护到位

监测过程中,应做好传感器和监测点的保护工作,基准点、测斜管、水位观测孔、分层沉降管等管口应砌筑窨井,并加盖保护,爆破振动、内力等监测传感器应防止信号线断开或损坏。

中国电建承建的长沙4号线砂子塘站

9 主要监测方法

9.1监测方法分类—按监测原理划分

几何方法:全站仪、水准仪采用测绘学原理进行变形监测以及游标卡尺、水位计进行裂缝监测和水位监测。

物理方法:将应力应变、压力传感器以及测斜仪安置相关部位通过测读仪表进行读数并处理成相关监测物理量,即仪器测试方法。

监测新技术:包括摄影测量方法、激光扫描方法、合成孔径雷达干涉测量(insar)方法以及以几何方法和物理方法为基础建立的自动化监测技术。

9.2监测方法分类—按监测物理量划分

变形监测:包括水平位移监测、竖向位移监测、深层水平位移监测、支撑立柱沉降监测、周边建(构)筑物倾斜监测、裂缝监测、基坑坑底隆起监测、区间地表隆陷监测、拱顶沉降监测、净空收敛监测、隧道结构竖向、水平位移监测、轨道结构(道床)竖向位移监测、周边地下管线变形监测;

应力监测:包括支撑轴力监测、围护墙(桩)内力监测、锚杆拉力监测、围岩压力、土压力监测;

渗流渗压:监测包括地下水位监测、渗透水压力监测;

特殊施工过程监测:包括建筑物爆破振速监测、有毒有害气体监测及地下水腐蚀性监测等;

巡视与观察:包括基坑或区间工作面及其周边环境的巡视与观察。

9.3主要监测方法简述

水准测量:水准测量方法广泛应用于工程测量和工程监测,目前地铁监测采用的水准仪普遍是DS1及以上电子水准仪和自动安平水准仪,通常执行《工程测量规范》GB-50026-2007二、三等水准测量精度要求。

边角测量:边角测量包括导线方法、各类型交会方法(通常前方交会)、极坐标法,普遍采用的是1.0〃级及以上精度的全站仪,除此之外,基准网建立也是边角测量包括边角网和导线网。通常执行《工程测量规范》GB-50026-2007二、三等水平位移精度要求。

直接量测:直接量测包括水位计直接测量地下水准、游标卡尺(或直尺)直接量测裂缝,原理简单,方法适用。

测量机器人:测量机器人实际就是具有自动照准、控制、记录、通讯功能的全站仪,其测量精度和稳定性高于人工测量,并能进行三维变形监测,也便于实现自动化,因此,在既有路线和运行期监测有广泛的应用。

测斜仪:测斜仪在工程监测中有广泛的应用,地铁监测中测斜管通常预埋在支护桩(墙)或钻孔埋入土(岩)体以监测桩(墙)或土(岩)体深部水平位移。

轴力计和锚索测力计:轴力计包括支撑轴力和锚杆应力监测,两类仪器都是监测支护结构轴向应力的变化。

钢筋计:用以测量钢筋混凝土内的钢筋应力,直接进入混凝土,监测结构物的应力变化。

应变计:监测建筑物、岩体内部及结构的应力应变,了解其应力的实际分布,得到大拉应力、压应力和剪应力的位置、大小和方向是否超过材料强度的范围,以便估量结构强度的安全强度。

土压力计:分土压力计和混凝土压力计,了解被测结构物内部土压力变化量,进而监测土体支撑结构物的稳定性。

分层沉降仪:用于土体分层沉降监测,对于地铁工程主要用于基坑开挖或回填作业引起的隆起和沉降监测。

孔隙水压力计:用于测量岩土体内的渗透水压力,主要在地铁路线跨越江河湖泊时应用。

静力水准仪:静力水准仪主要应用于既有路线和运行期路线的沉降监测,由于便于实施自动化,因此,在既有路线和运行期监测得以广泛应用。

现场监测工作照片

10 数据处理分析与反馈

10.1监测信息处理与分析

监测信息处理:监测资料的分析处理是信息反馈的重要基础。首先必须对监测成果数据进行检查校核。

必须对监测数据进行可靠性分析,排除仪器、读数等操作过程中的失误,排除和识别各种粗差、偶然和系统误差,避免漏测和错测,切实保证监测数据的可靠性和完整性。

其次,要对监测数据进行整理,包括各种物理量的计算、图表制作,如物理量的时间速率曲线和空间分布图的绘制等。

在现场监测过程中,应及时计算、校核,如果有异常现象,必须重新进行观测、校核,直至取得可靠数据。

绘制散点图及回归分析:每次观测后应立即对数据进行计算、整理,打印相关监测报表,并根据数据绘制散点图。

在这些图表中,应在相应位置标出相应的施工工况,以便分析时间效应和空间效应的影响。

数据分析:通常采用比较法、作图法和数值计算法等,分析各个测项物理量值的大小、变化规律及发展趋势等。

当实测数据出现任何一种预警状态时,监测组应立即向施工单位、监理单位、建设单位及设计单位等报告,并尽快提交书面预警报告。

10.2监测信息反馈

反馈内容:在工程施工中,需要进行反馈分析的内容多、信息大,实际应用时可根据工程具体要求有选择地进行反馈分析工作。

对工程设计的反馈。根据对工程监测资料的分析处理,修正设计中的围岩物理力学参数;修订应力、渗水压力、围岩压力等基本荷载;修改设计中的变形控制警戒值、监测方法和监控判据指标,并采取合理的技术处理措施,即进行信息化设计。

对工程施工的反馈。根据对监测数据和监测结果的分析处理,及时变更施工方案,以加快或减缓工程进度,必要时增加辅助施工措施,采取合理技术措施,确保工程的安全性和经济性,从而达到施工优化的目的。

反馈流程:监控量测资料均用计算机配专业技术软件进行自动化初步分析、处理。

根据实测数据分析、绘制各种表格及曲线图,监测人员按时向施工监理、设计单位提交监控量测周报和月报。

同时对当月的施工情况进行评价并提出施工建议,及时反馈指导信息,调整施工参数,保证施工安全。监测信息反馈是个持续不断的过程。

反馈成果:监测单位的监测信息反馈成果包括现场监测资料、计算分析资料、图表、曲线、监测报告等。每次监测计算完成后,立即将计算成果以书面报告上报建设单位、监理单位及其他有关部门。

地铁工程监测报告分为日报、周(月)报、警情快报、阶段性报告和总结报告。

现场监测工作照片

11 预警与响应

11.1预警情况判断分析

根据对比监测数据与控制标准,并结合巡查结果进行判断分析

a) 将监测点阶段变形速率及累计变形量与预警标准进行比较,判断是否达到设定级别的预警状态。

b) 结合巡查信息分析施工进度、施工措施情况、支护围护结构稳定性、周边环境稳定性状态,以便进行综合判断。

c) 分析确认有异常情况时,应及时通知有关各方采取措施。

11.2预警等级及分级标准

建设单位或施工单位应根据监测项目的控制值,并结合工程监测等级、当地工程经验、工程项目管理能力和应急能力,制定监测项目的预警等级及分级标准,可将顶替等分为两级或三级,一般可分为黄色预警、橙色预警及红色预警,并根据预警等级针对预警报送的对象、时间、方式和流程等提出要求。

黄色预警:双控指标70%~80%或双控指标之一80%~100%,可正常施工;

橙色预警:双控指标80%~100%或双控指标之一达到极限,应加强支护;

红色预警:双控指标达到极限,应采取特殊措施。

以上预警指标各地执行时有差异。

当出现下列警情之一时,必须立即报警:

a) 基坑、隧道支护结构体系或周边环境监测数据累计变化量或变化速率之一达到控制值;

b) 基坑、隧道周围岩土体出现涌砂(流土、流砂)、管涌、突水、滑移、坍塌,较严重的渗漏,基底隆起、隧道底鼓等;

c) 基坑、隧道支护结构出现过大变形、较大裂缝、断裂、严重渗漏,支撑或锚秆(索)出现松弛、脱落或拔出的迹象;

d) 周边地表出现突然沉降或较严重的突发裂缝、坍塌;

e) 建(构)筑物、桥梁等周边环境出现危害使用功能、结构安全的过大沉降、倾斜和裂缝;

f) 周边地下管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄漏等;

g) 根据当地工程经验判断,出现其他必须进行报警的情况。

11.3状态变化及其原因分析

a) 状态变化及趋势分析

1)监测状态分析:各类图表,特征值统计,过程线等;
2)监测点稳定性分析:两位中误差原则判断是否发生,多期趋势原则判别变形趋势。
3)变化趋势分析:采用回归法、有限差分法、有限元法进行分析。

b) 变化原因分析

1)结合围护结构设计参数、施工采取的开挖与控制措施、基坑开挖出现的异常情况、周边荷载变化、地层条件与地下水变化、地下管线变化、区域沉降、外部其他施工等情况综合进行,并与基坑监测其他变形监测与力学监测项目相互印证。

2)对浅埋暗挖法隧道工程监测数据变化原因的分析应根据施工进度,结合支护结构设计参数、施工采取的开挖与控制措施、开挖出现的异常情况、周边荷载变化、地层条件与地下水变化、地下管线变化、区域沉降、外部其他施工等情况综合分析。

3)盾构法监测数据变化原因的分析应根据施工进度、盾构施工参数、施工采取的开挖与控制措施、开挖出现的异常情况、周边荷载变化、地层条件与地下水变化、地下管线变化、区域沉降、外部其他施工等情况综合分析。

11.4监测信息响应

a) 施工单位

当监测数据或巡查信息达到预警状态时,施工单位应依据相关规定立即采取对应的措施或启动应急预案,并及时报告监理单位、建设单位,必要时组织专家对预警情况的发展趋势及处置措施进行会商。

b) 第三方监测单位

第三方监测单位发现预警状态时,应及时反馈施工单位、监理单位、建设单位及合同约定的其他单位,并根据需要采取加密监测频率等措施。

c) 监理单位

监理单位发现巡查信息或监测数据达到预警状态时,或接到预警报告时应督促施工单位立即采取相应的措施或启动应急预案,并及时报告建设单位。

d) 建设单位

建设单位接到预警报告后应根据相关规定会同施工、监理、设计、第三方监测等单位,对发生事故的可能性及其可能造成的影响进行评估,必要时邀请有关专家进行会商;如认为发生事故的可能性增大时,建设单位应当立即启动应急预案。

e) 建设主管部门

工程所在地建设主管部门接到预警报告后,应依据相关规定和程序,针对可能发生的事故特点和可能造成的危害,启动应急预案,采取加密监测、制定处置方案和防范性保护性多项措施,并监督措施的落实情况。

小编总结:

随着科技的发展,地铁自动化监测已经成为常用的监测手段了,地铁自动化监测系统具有集成化、一体化、具备遥测、数据远程传输、实时在线监测预警、网络化功能。

通过自动化监测系统可以实现地铁运营期间监测数据的连续性,实时性。

把大量的数据远程存储到云端,进行查询和比较验证,借助配套软件,可迅速对数据进行分析,对既有线路隧道结构健康状态进行评估,及时向监测、运营单位反馈信息,确保运营期间地铁的安全。

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