監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在地鐵明挖車站施工中的分析與應(yīng)用

李和平

摘? ?要：隨著現(xiàn)代城市的快速發(fā)展，地鐵的建設(shè)對(duì)緩解城市交通壓力以及提升形象起到關(guān)鍵性作用。在地鐵施工過程中，為了確保施工的安全性與穩(wěn)定性，需要建立有效的監(jiān)控量測(cè)體系，對(duì)影響施工的各種因素進(jìn)行全面控制。文章對(duì)監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在地鐵施工中的運(yùn)用意義進(jìn)行闡述，分析地鐵明挖車站施工量測(cè)方法、數(shù)據(jù)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，針對(duì)監(jiān)控量測(cè)技術(shù)的提升給出合理的建議。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控量測(cè);地鐵施工;應(yīng)用分析

通過城市地鐵工程建設(shè)，進(jìn)一步解決大城市的交通問題，緩解交通供需矛盾，改善城市交通結(jié)構(gòu)以及城市布局結(jié)構(gòu)。在地鐵施工過程中，地層很容易出現(xiàn)變形，稍有不慎便會(huì)出現(xiàn)下沉或坍塌等狀況。另外，周邊建筑以及地下管線等都會(huì)增加施工難度，為了確保地鐵項(xiàng)目順利施工，一定要對(duì)地鐵支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)以及施工周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為安全施工提供保障。

1? ? 監(jiān)控量測(cè)在地鐵明挖車站施工中的運(yùn)用意義

地鐵隧道工程的施工與現(xiàn)代工程地質(zhì)學(xué)、巖土力學(xué)、量測(cè)技術(shù)等是密不可分的，在進(jìn)行地鐵施工時(shí)，往往地層的原始力學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，地層的應(yīng)力會(huì)進(jìn)行重新分布，為了施工能夠順利進(jìn)行，必須對(duì)應(yīng)力進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，僅僅通過相關(guān)的理論與公式來進(jìn)行參數(shù)計(jì)算是不夠科學(xué)的，必須運(yùn)用量測(cè)技術(shù)來對(duì)位移參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。另外，在對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力、車站永久式結(jié)構(gòu)的確定也會(huì)涉及監(jiān)控量測(cè)技術(shù)。通過監(jiān)控量測(cè)技術(shù)對(duì)工程施工的開展提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)，通過對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)的收集與分析來判斷施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)，有利于實(shí)現(xiàn)安全施工。通過收集到的動(dòng)態(tài)信息可以構(gòu)建起科學(xué)的預(yù)警體系，排除施工過程中的安全隱患[1]。

2? ? 地鐵明挖車站施工量測(cè)方法

2.1? 沉降監(jiān)測(cè)

在地鐵車站施工過程中，地層中的應(yīng)力擾動(dòng)會(huì)延伸到地表，圍巖力學(xué)形態(tài)的變化會(huì)反映出地表沉降，當(dāng)附近有建筑物的情況下，地表沉降會(huì)引起房屋、管線等不均勻下沉。底邊沉降監(jiān)測(cè)需要對(duì)沉降測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布防，一般地段每間隔10～30 m設(shè)置一組中線測(cè)點(diǎn)，特殊地段可以適當(dāng)加密，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的基本條件來進(jìn)行地表沉降主斷面布置。關(guān)于地表沉降問題，要分析地下水分布、地形條件、支護(hù)情況等因素，一般情況下，地表沉降是由開挖引起的圍巖松弛以及開挖過程中地下水位降低所造成的，面對(duì)這種情況，需要對(duì)隧道上方的圍巖進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，針對(duì)粘性土地區(qū)，可以采用注漿與鋼管抗剪組合的方法進(jìn)行圍巖補(bǔ)強(qiáng)。

2.2? 水平位移監(jiān)測(cè)

在進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)時(shí)，往往會(huì)運(yùn)用視準(zhǔn)線法和極坐標(biāo)法。視準(zhǔn)線方法的運(yùn)用，首先要在測(cè)線兩端的遠(yuǎn)處位置選定基準(zhǔn)點(diǎn)，將儀器架設(shè)在A點(diǎn)位置，然后定向B點(diǎn)，兩點(diǎn)連線為基準(zhǔn)線，如圖1所示，讀取每個(gè)點(diǎn)與基準(zhǔn)線之間的垂直距離即可。

極坐標(biāo)法的運(yùn)用，首先，需要選定水平位移監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)，在控制點(diǎn)處布設(shè)全站儀，通過對(duì)其他水平檢測(cè)控制點(diǎn)進(jìn)行觀察，監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的角度及距離，然后對(duì)各點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。在量測(cè)過程中，位移矢量投影要與基坑方向垂直，通過各期對(duì)比初始值對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形量進(jìn)行計(jì)算，取平均值作為初始值，某監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置偏移量與前次之差便為本次位移的實(shí)際變化量。

2.3? 圍巖壓力監(jiān)測(cè)

在地鐵施工過程中，需要量測(cè)的步驟有很多。隧道開挖之后，圍巖的應(yīng)力變化比較復(fù)雜，需要通過對(duì)圍巖應(yīng)力情況的監(jiān)測(cè)來掌握圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)以及初期支護(hù)的基本穩(wěn)定。圍巖壓力監(jiān)測(cè)首先要對(duì)壓力的變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)的壓力變化情況，選擇合適的壓力盒量程，采用直線法對(duì)壓力盒進(jìn)行埋設(shè)，施工人員要記錄壓力盒埋設(shè)的準(zhǔn)確位置，一般情況下會(huì)將壓力盒埋設(shè)在土體與初始支護(hù)之間，通過對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)的整理與分析，找到圍巖壓力變化的內(nèi)在規(guī)律，對(duì)圍巖的支護(hù)效果以及穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過位移反分析法，計(jì)算出圍巖初始應(yīng)力場(chǎng)以及圍巖綜合物理力學(xué)參數(shù)，與實(shí)際的效果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證[2]。

2.4? 地下水位監(jiān)測(cè)

地下水位的高低會(huì)直接對(duì)地鐵隧道工程的施工造成影響，在施工過程中一定要加強(qiáng)地下水位的監(jiān)測(cè)工作。通過電測(cè)水位計(jì)對(duì)孔口和水位之間的距離進(jìn)行量測(cè)，同時(shí)，要對(duì)孔口標(biāo)高、水位標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)水位的變化情況進(jìn)行計(jì)算。在地鐵施工之前，測(cè)量人員要對(duì)所有觀測(cè)孔的靜水位進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)順序進(jìn)行逐一編號(hào)，隔一段時(shí)間對(duì)水位觀測(cè)一次，降水工程結(jié)束之后方可停止觀測(cè)，在進(jìn)行施工時(shí)，要對(duì)地下水位的狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保施工質(zhì)量。

3? ? 測(cè)量數(shù)據(jù)收集與分析

在對(duì)各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集之后，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)處理，排除測(cè)量?jī)x器、讀數(shù)等所造成的失誤，避免系統(tǒng)誤差，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的完整性與可靠性，通過計(jì)算機(jī)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與初步分析。首先，要將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，根據(jù)頻率分布的形式將數(shù)據(jù)的分布情況進(jìn)行顯示，對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)字特征值進(jìn)行計(jì)算，在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用函數(shù)近似的方法，求出符合測(cè)量規(guī)律而又未實(shí)測(cè)到的數(shù)據(jù)。找出適合反映監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化規(guī)律及趨勢(shì)的函數(shù)關(guān)系式，對(duì)下一階段監(jiān)測(cè)物理量進(jìn)行預(yù)測(cè)，防患于未然。通過位移值、結(jié)構(gòu)的安全性等來確定工程技術(shù)措施。技術(shù)人員必須對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合性判斷，編寫周、月匯總報(bào)表，及時(shí)地反饋到施工指導(dǎo)員，對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，達(dá)到快速、安全、高效的施工目的。

4? ? 基坑監(jiān)控量測(cè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

在地鐵明挖車站施工過程中，一旦判斷可能出現(xiàn)預(yù)警狀態(tài)，在對(duì)信息資料進(jìn)行上報(bào)的同時(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織分析，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與巡視，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防。當(dāng)監(jiān)控管理中心對(duì)預(yù)警等級(jí)進(jìn)行綜合判定之后，相關(guān)施工單位需要根據(jù)預(yù)警級(jí)別組織不同級(jí)別領(lǐng)導(dǎo)響應(yīng)。當(dāng)達(dá)到黃色綜合預(yù)警時(shí)，要上報(bào)到總工和副經(jīng)理，與此同時(shí)增加監(jiān)測(cè)頻率，時(shí)刻觀察地面以及周邊建筑物的沉降動(dòng)態(tài)，檢查預(yù)警點(diǎn)附近的有壓管線。項(xiàng)目部門要加強(qiáng)組織分析，及時(shí)對(duì)預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行處理。如果綜合預(yù)警達(dá)到橙色，則要及時(shí)上報(bào)到項(xiàng)目經(jīng)理，加強(qiáng)上述的觀察與監(jiān)測(cè)，結(jié)合預(yù)警狀態(tài)的特點(diǎn)，對(duì)預(yù)警方案進(jìn)行進(jìn)一步完善，檢查支護(hù)參數(shù)、開挖進(jìn)度等。一旦達(dá)到紅色預(yù)警，除了向上級(jí)單位上報(bào)外，還要及時(shí)采取補(bǔ)救措施，經(jīng)過設(shè)計(jì)人員、施工人員、監(jiān)理以及建設(shè)單位詳細(xì)分析之后，對(duì)施工程序及設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，必要時(shí)停止施工，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)處理結(jié)束之后，需要對(duì)預(yù)警提出消警報(bào)告，根據(jù)預(yù)警級(jí)別向不同級(jí)別以及審核單位進(jìn)行上報(bào)，由監(jiān)控管理中心進(jìn)行組織評(píng)估并且進(jìn)行消警，然后恢復(fù)正常施工狀態(tài)。

5? ? 完善監(jiān)控量測(cè)工作建議

5.1? 明確施工檢測(cè)職能

在地鐵明挖車站施工中，為了更好地發(fā)揮第三方檢測(cè)作用，地鐵單位要明確施工檢測(cè)的職能，提升地鐵公司施工檢測(cè)的專業(yè)化水平，增強(qiáng)施工主體的安全意識(shí)，對(duì)施工方法進(jìn)行改善，制定相應(yīng)的安全措施促進(jìn)地鐵施工的發(fā)展與完善。

5.2? 對(duì)工程地質(zhì)進(jìn)行全面評(píng)估

為了保證工程質(zhì)量，第三方檢測(cè)需要對(duì)工程的地質(zhì)情況進(jìn)行全面評(píng)估，將檢測(cè)項(xiàng)目落實(shí)，通過科學(xué)的檢測(cè)方法，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性對(duì)比，做到檢測(cè)全程標(biāo)準(zhǔn)化，保證施工檢測(cè)的效果。

5.3? 提升檢測(cè)人員綜合水平

在地鐵施工監(jiān)測(cè)中，會(huì)涉及專業(yè)的土木知識(shí)，所以施工單位要著力提升監(jiān)測(cè)人員綜合素質(zhì)，加強(qiáng)對(duì)施工監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)測(cè)人員的教育與培訓(xùn)，豐富理論與實(shí)踐知識(shí)，加強(qiáng)施工單位的自我監(jiān)測(cè)能力，從而適應(yīng)地鐵施工的高層次要求[3]。

5.4? 加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析評(píng)估

監(jiān)控測(cè)量的主要目的在于進(jìn)一步掌握基坑、支護(hù)體系以及周邊環(huán)境的變形與受力特征，對(duì)發(fā)展與變化的趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，只有掌握數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，才能更好地規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。在地鐵施工進(jìn)程中，一定要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析與評(píng)估，結(jié)合工程施工與監(jiān)測(cè)的具體情況，提出設(shè)計(jì)修改與施工方案的調(diào)整，對(duì)可能出現(xiàn)的事故進(jìn)行預(yù)警。

6? ? 結(jié)語

地鐵明挖車站施工中，基坑的監(jiān)測(cè)具有高效性、高精度的特點(diǎn)，不僅可以對(duì)基坑支護(hù)工程項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，而且還能夠明確施工安全等級(jí)。施工單位一旦遇到相關(guān)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求不符時(shí)，一定要及時(shí)地進(jìn)行處理。在基坑監(jiān)測(cè)量測(cè)時(shí)，需要采用新技術(shù)工藝與新材料，提高基坑監(jiān)測(cè)的有效率，為地鐵施工項(xiàng)目提供安全保障。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳飛，朱茂國(guó).監(jiān)控量測(cè)對(duì)地鐵明挖深基坑施工的指導(dǎo)作用[J].天津建設(shè)科技，2019（2）：31-33.

[2]杜湘豪.監(jiān)控量測(cè)體系在地鐵明挖車站施工中的應(yīng)用[J].中外建筑，2018（3）：20-22.

[3]楊華宇，甕宛，宋高磊.淺析監(jiān)控量測(cè)在地鐵施工中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2017（1）：140-141.

Abstract：With the rapid development of modern cities， the construction of subways plays a key role in easing the traffic pressure and the improvement of image. In the construction process of the subway， in order to ensure the safety and stability of the construction， an effective monitoring and measurement system needs to be established to comprehensively control various factors affecting the construction. This paper expounds the application significance of monitoring measurement technology in subway construction， analyzes the construction measurement method， data and risk warning of subway open-cut station， and gives reasonable suggestions for the improvement of monitoring measurement technology.

Key words：monitoring and measurement; subway construction; application analysis