信息化監測新技術在地鐵結構風險管控中的應用

韓 結

（南京市地鐵交通設施保護辦公室，江蘇 南京 210000）

地鐵充滿了不確定性和復雜性，如果考慮不當不僅會影響地鐵施工建設，還會嚴重影響地鐵運營階段的行車安全，會引起比較大的社會影響與經濟損失。基于此，人們漸漸地意識到了需要用到動態的管理方式，用信息化監測技術全方位管理和監督工程投入、過程、質量與安全。

1 信息化監測技術重要性

信息化監測技術能夠對結構工程中的各種構筑物、管線進行監督，包括地鐵周圍的地面道路、地下構筑物、地鐵線路等，并將這些可靠的信息及時發給業主，幫助業主更加精準地評定作業中結構工程帶給周圍的影響，確保了工程整體安全性。除此之外，信息監測還能夠提前準確地預報線路中可能會遇到的各種安全問題、環境事故，減少損失，避免惡性事故出現，進而為工程的有序作業、安全管理提供保障，是地鐵作業過程中的重要技術。并且，該技術的使用還能夠在地鐵工程竣工后對工程整體進行檢測，比如使用無損檢測技術判斷工程有沒有缺陷、漏洞和問題，判斷有無滲水、結構不穩定、坑槽。具體而言，信息化監測的重要性體現在以下四個方面：（1）監測資料和數據能夠讓業主更加客觀與完整地了解到項目的質量程度和安全狀態，掌握項目主體的安全要求和質量指標，從而保障項目能夠按照預期的規劃順利建成。（2）監測資料和數據在合同糾紛的處理上同樣也是很重要的參照依據，能夠防止承包商提供假的數據和資料，防止承包商隱瞞工程的真實質量和安全狀況[1]。（3）信息監測會對比監測得到的資料、數據以及提前錄入的參數，在出現參數變化時發出報警，有效避免了安全事故，幫助工作人員提前了解到工程問題。（4）信息監測得到的資料和數據對于工程的專家組和設計人員來說，是重要且寶貴的經驗。通過對這些資料數據的分析，可以讓專家組和設計人員在未來設計工程中更加從容地處理各種問題。

2 風險控制中的地質雷達探測

地鐵結構的作業中，一些地表會因為各種因素出現沉降現象。如果沉降十分明顯且嚴重，那么信息化系統就會給出警報[2]。對于個別地段出現的嚴重坍塌現象，監測單位需要用到雷達探測這種手段全方位立體地掃描坍塌區間地表，及時、準確地發現問題，并第一時間采取措施，防止工程風險、工程問題。

2.1 操作地質雷達

由于施工中有部分區域出現沉降現象，并且部分區域的地表沉降十分明顯，于是系統發出了警報。此時來到現場會發現現場的路面出現了坍塌問題。監測單位可以應用DETEC-TORDUO雷達做現場探測工作，獲取區域的地下情況，得到的數據成為工程安全作業的關鍵和條件。某工程探測中，雷達總共探測了12條測線，累積長度1205m，總共面積648m2。利用得到的剖面圖數據，用數據分析、數據處理技術得出總共有8條測量線路存在異常。雷達測試得到的數據總共包括兩大部分內容，包括圖像解釋和數據處理。因為地下介質如同復雜濾波器，會在一定程度上吸收電磁波，介質本身的分布并不均勻，所以在最后接收這些電磁波的時候，波的振幅受到了影響，出現了較大的波形變化。除此之外，各種噪音同樣也會歪曲和干擾最后的測量數據。對此，實踐中一定要將接收信號的處理作為重要工作，不斷完善和調整數據資料，以便在解釋資料的時候能夠擁有清晰圖像、完整圖像。處理數據實際上就是處理記錄波形。比如在測量中，使用多次測得的平均數應對隨機因素帶給分析的負面干擾。操作中使用道間平均和道平均壓制目的體本身的雜亂回波問題，有效改善了作業背景。用控制增益和時變增益的方式補償受介質影響引起的雜波和能量衰減問題。濾波處理能夠同時完成突出目的體和去除高頻雜波的需求，在剖面探測中完成異常反射的識別，解釋其地質條件。

2.2 雷達探測效果

用雷達探測得知，探測區域中有異常的土壤結構，這表示該區域有可能存在空洞現象。隨后用特殊標記標識出現異常的實地區域。由于探測時間比較緊張，且地下存在復雜的管線，環境處于主干道交通線路，有著較大交通壓力，所以探測難度很大。此時施工單位選擇結合鉆探得到的異常信號，判定是空洞信號。在實際鉆探中了解到前面所提到的8條異常線路的確有5處有空洞、土質疏松問題。此時施工單位選擇了用灌填混凝土與注漿等方法修復區域。地質雷達這種技術能夠有效判定監測區域風險源，防止了道路坍塌帶來的交通堵塞，避免了人員傷亡問題發生。

3 竣工后地鐵結構檢測

在工程結束以后，因為許多工程隱患和問題都是隱蔽性問題，用常規檢測方法無法得知工程情況、隱患問題。此時就需要使用無損檢測技術，搭配雷達監測，獲得工程的結構問題，包括裂縫觀測、隧道結構尺寸檢測、結構密實度檢測、鋼筋的銹蝕應力檢測等。除此之外，該技術還能夠做變形縫、結構強度、差異沉降檢測，在地鐵車輛正式通車前，了解地鐵是否存在問題。當然在正式通車以后，仍舊可以利用雷達監測技術和各種傳感器實時觀測地鐵結構狀況，如有問題第一時間通知工作人員，減少安全風險。

4 監測經驗和建議

監測技術會用到很多的作業方式，需要用到各種各樣的精密儀器，以及各種現代化的技術，包括現代化的通訊技術、地質雷達、自動化技術等。在這些高新技術的支持下，監測數據可靠且真實，能夠有效反饋、及時提供各種可靠預報、可靠信息，為工程的合理施工提供幫助與指導。監測技術在地鐵項目的作業中發揮著關鍵性作業，信息化監測手段提前控制了大部分工程本身可能會發生的風險與問題。

4.1 加強環境影像資料的調查

日常監測中施工前的環境影像原狀調查意義非常突出，主要是對施工現場的地表、構筑物和各種周邊建筑物的原狀調查。在施工期間有必要進行周期性巡視、檢查并對比這些影像資料，只有這樣才能夠及時、準確、直觀地獲取工程作業帶給周圍環境的變化與影響，第一時間了解工程問題，獲取安全隱患條件。在處理糾紛的過程中，這些影像資料將會成為重要的數據資料。比如某地鐵項目施工在作業中，原狀調查發現，結構主體有比較明顯的差異沉降，結構的表面出現了大量裂紋，根據我國的規定和標準，其結構已經十分危險。對此施工過程中，監測單位利用信息化監測技術對該結構做了重點監控。目前，該結構的墻體和地面接縫部位都有新裂縫，但整體狀態比過去安全了許多，沉降問題得到了有效控制。要強調的是，在記錄和調查周邊環境的影像資料時，越詳細、具體越好。對監測對象情況細致化的掌握與了解狀態，對后續的現場巡視與現場檢查來說作用突出。要合理選擇監測手段，提前預判和掌握施工信息，以便用合理的對策防止事故發生。

4.2 加強基準點復測

平時監測中，監測單位偶爾會發現一些沉降基準點出現沉降問題。某工程中某高程基準點就出現了每月2mm的最大沉降，對此監測單位選擇把高層基準放到了更穩定的建筑物基礎，提高復測頻率，確保了監測質量。要強調的是，選擇基準點時候一定要合理確定。基準點必須選擇容易聯測、比較穩定的環境，假如沒有基巖點，那么就要選擇高層建筑結構，并用反復測試的方法分析其是否穩定。要合理使用并及時更新，確保數據足夠有效與合理。

4.3 確保測點成活率和埋設質量達標

測量點的埋設成活率是監測中的重中之重。如果成活率較低，尤其是水位、測斜、滲壓、土壓、結構監測點問題，在后期想要替代和補救都是比較困難的。不連續的監測數據和監測密度不夠都會影響到最后的監測質量，無法保障監測效果。埋設成活率關系到最后的監測成敗。在支撐軸力計、水位管、測斜管埋設時，需要特別注意。在埋設土體測斜管和坑外水位管時為了減少對地下不了解管線的影響和破壞，鉆孔作業前需要先用人工探孔的方式調查。為了減少安裝測管時出現大浮力，就需要在測管下放前，用清水灌滿整個管。因為安裝完測管以后，測管的底部往往會出現很多的泥沙，為保障測孔深度，就需要用清水清洗孔。結束前面的活動后，使用管蓋封住，以免異物進入，要確保測管有序進行。設置保護井保護管頂地面。為了避免堵塞住測斜管，安裝測斜管前可以將工業鹽灌注其中，結束安裝后，使用水化開工業鹽。焊接支撐鋼筋時，使用水毛巾冷卻焊接周圍區域，焊接前后要做好鋼筋計頻率變化測量，如出現問題要更換。

4.4 保護監測點

地鐵項目的作業期很長，不當的機械行走和土方開挖都會破壞到監測點和基準點，正因如此才要保護測點，這是保證監測順利的關鍵。要將檢查測點點位作為日常工作，假設發現保護設置和測試標志被破壞，就需要第一時間恢復，確保監測數據連貫性。參建的每一個單位都要做好信息互動，在多方配合下才能夠有效保護監測點。保護水位孔、測斜孔時用砌井方式，支撐軸力導線要用到保護盒以免機械被工作人員損壞。

4.5 積極引入新方法新技術

使用信息化監測技術的時候，地質雷達和自動化監測都是非常重要的技術。使用自動化技術完成不間斷監測，從而獲取地鐵結構的實時變化情況，為后續作業提供準確的實時數據。面對比較差的地質區域，要用地質雷達技術立體掃描區間地表，利用掃描結果、掃描數據獲知問題，如有空洞則及時注漿填充，減少事故；對于重要結構要選用自動化技術，實時不間斷監測；對于有緊急狀況的區域，選擇地質雷達進行掃描，保障項目安全。

5 結束語

信息技術帶給社會的幫助是非常突出的，在現代社會中信息技術已經成為人們生活必不可少的助手，能夠有效提升人們的生活品質、工作質量。地鐵作為現代社會中的重要工具，要做好結構風險管理，就需要充分利用信息化監控手段，尤其是自動化技術和地質雷達，要在合適的條件下合理使用相關技術，保障項目質量和安全。