城市軌道交通工程監測預警體系探討與實踐

□文/朱茂國

城市軌道交通工程監測預警體系探討與實踐

□文/朱茂國

城市軌道交通工程監測作為工程安全建設的"眼睛"，承擔著反映變形、預測趨勢、提早防范、降低損失、實現動態設計和信息化施工的重要任務，監測的重要性和實施監測的必要性已成為業界共識；而監測預警是監測價值的集中體現，也是實現工程安全風險預控的重要手段。文章就某市城市軌道交通工程規劃的監測預警體系探討并在某車站監測預警實踐過程檢驗其應用效果。

監測；預警；軌道交通

某市城市軌道交通工程先行規劃5條線路，自2015年初軌道交通1號線啟動建設，2016年又先后啟動2號線和3號線招標建設，既定目標為2019年、2020年實現3條線路開通運營。短時期同時建設3條地鐵線路，既是對地鐵建設者質量、安全責任意識的綜合考驗，也是對地鐵管理者組織管理、協調水平的綜合考驗，同時，也是監測工作發揮超前性、預報性、指導性的關鍵階段。

加之，該地區地層主要為雜填土、特有的老城雜填土、粘土、粉質粘土、砂巖、頁巖、灰巖等，富水巖溶混合地層占比突出、線路地質情況復雜，承壓水水頭高、涌水量大、巖溶發育，連續穿越上軟下硬、全粉砂、全硬巖、硬塑粘土、膨脹土、斷裂破碎帶、巖溶塌陷區等多種空間域組合地層，具有不確定性、高度非線性、隨時空域呈復雜變化性等特點，這又增大了施工難度，加劇了施工安全風險，無疑對監測數據的敏感性、監測信息反饋的及時性、監測預警體系的科學性、合理性、嚴謹性和可操作性的最大實踐檢驗。

1 監測預警體系簡介

目前，該市城市軌道交通監測預警體系規劃模式為領導決策層（軌道公司應急救援辦公室，以下簡稱“軌道公司應急辦”）、中間管理層（軌道公司工程部、安質部）和現場實施層（勘察單位、設計單位、施工單位、監理單位、第三方監測單位、風險管理咨詢單位）三級協調配合管理模式，施工安全風險預警分監測預警、巡視預警、綜合預警三類，其中監測預警和巡視預警分黃色、橙色、紅色三個等級，綜合預警分藍色、黃色、橙色、紅色4個等級。

工程實施中依據不同預警類型及預警等級，實施分層次響應、處置及消警管理，見圖1。

圖1 監測預警體系流程

2 監測預警體系應用實踐

2.1 工程概況

某車站位于市區兩主干道路交叉口北側，東西向設置，標準地下2層島式車站，總長248.8 m，標準段寬為19.7 m，基坑深16.643～18.293 m；圍護結構采用φ1 000 mm@1 200 mm鉆孔灌注樁+φ800 mm@1 200 mm三重管高壓旋噴樁，旋噴樁深為冠梁頂下12.6 m；詳勘揭示地層從上至下依次為雜填土①1、素填土①2、淤泥質素填土①3、粉質粘土②4-2、粘土②3-3、砂質粉土②5-2、粉質粘土⑤4-3及粘土⑤3-4；2016年2月2日基坑開挖，2月21日所有坑外水位觀測孔全部報警，4月3日經重新補勘披露地層從上至下依次為雜填土①1、素填土①2、淤泥質素填土①3、粉質粘土②4-2、粘土②3-3、砂質粉土②5-2、粘土層富含砂姜石⑤4-3及粘土 ⑤3-4，即場地14 m以下存在承壓含水層，主要含水層位為17 m以下范圍內砂姜富集層，分布在水平、垂直方向無規律且砂姜石(鈣質結核)主要嵌入粘性土中，平均滲透系數2.45 m/d(2.84×10-3cm/s)，與原地勘資料顯示該層為不透水層差異較大。

2.2 監測預警體系的實踐

先行開挖東段100 m，提供盾構始發條件，自2016年2月2日基坑開挖至10月5日基坑封頂，歷時8月，以端頭井短邊中點處樁體測斜變形預警闡述監測預警體系的應用，見圖2。

圖2 樁體測斜變形曲線

該樁體測斜于2016年1月29日采集初始值，2月26日基坑挖深約11 m，第二道鋼斜撐架設存在局部滯后現象，對應位置的測斜數據反映在深3～13 m范圍發生位移突變，速率急劇增長，監測預警為橙色報警且未發現巡視預警，初步判定綜合預警級別為橙色預警，監測方立即按橙色預警管理流程發布警情，通過項目工程師當天組織的“六方”預警專項分析會和制定的施工、監測及管理措施，經后續跟蹤監測驗證預警處理及時、變形總體受控，橙色預警于1月28日暫時解除。

6月24日—6月27日期間，基坑經長達1月停工加固周邊土體后加速基坑開挖，僅1周時間內基坑從13 m開挖至18 m深，對應位置的測斜由6月25日橙色預警升級為6月27日的紅色預警且27—29日連續3 d紅色預警。6月25日項目組織“六方”橙色預警專項分析會，議定事項：

1）啟動監測應急預案，頻率調整為4 h一次；

2）施工加快支撐架設，滲漏部位進行堵漏處理。

至6月27日，變形速率未收斂，從變形速率來看橙色預警已升級為紅色預警，結合現場基底少量涌水、側壁漏水現狀，初步判定預警級別為紅色綜合預警，6月28日應急辦組織專家論證會，議定事項：

1）啟動監測應急預案，頻率調整為2 h一次；

2）關注坑外深層、淺層水位孔監測數據變化趨勢，降水井和坑內集水坑聯合抽排地下水；

3）施工組織人力、物力全力搶底，具體節點為6月28日晚墊層澆筑完成，6月30日鋼筋綁扎完成并于當日晚澆筑底板；

4）參建各方管理人員24 h現場值班制，根據監測數據隨時召開現場分析會議。

經29日、30日連續2 d實時監測，變形在底板澆筑完成后位移趨勢明顯收斂，經后續監測數據驗證底板封閉后對變形抑制極為有利。

9月30日該部位頂板已澆筑完成，近1月監測數據反映變形基本穩定，遂按橙色預警進行消警審批管理，同時安全風險平臺解除警情。

3 結語

實踐表明，該套監測預警體系能根據預警類型和預警等級，實施分層次響應、處置及消警管理，具有一定科學性、合理性和嚴謹性，三個管理層次各負其責、互相配合，確保施工全過程安全都處于受控狀態，地鐵工程實行監測預警體系管理，具有重要的現實意義。

[1]GB50911—2013，城市軌道交通工程監測技術規范[S].

[2]DGJ32/J 195—2015，江蘇省城市軌道交通工程監測規程[S].

[3]劉坤巖，馬雪梅，金 淮，等.地鐵明挖基坑工程常見安全問題及對策建議[J].礦產勘查，2009,12(9)：85-86.

U231.3

C

1008-3197（2016）06-74-03

10.3969/j.issn.1008-3197.2016.06.025

2016-10-09

朱茂國/男，1986年出生，工程師，碩士，中鐵隧道勘測設計院有限公司、天津市隧道設計及安全評估企業重點實驗室，從事城市地鐵測量、監測及管理工作。