浅谈地铁施工监测技术
信息发布:       发布日期:2018-07-25       浏览量:159      

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摘要:城市地铁施工具有技术要求高,工程量浩大、对周围环境(如建筑物、路面、地下管道等)影响大等特点,施工风险很高。因此,对地铁的施工进行有效地检测就显得格外重要。

进入新世纪以来,我国城市人口快速增长,引起了一系列的问题,尤其是交通拥堵问题,严重妨碍了人们的出行。为了缓解交通压力,很多城市开始了地铁建设,随着地铁在我国城市建设中的迅速发展,地铁施工对城市原有建筑带来了一些影响。地铁工程常处在高层建筑和地下管线密集区,为了保护这些已有建筑物和管线的安全,常需将施工引起的周围地层移动及围护结构变形限制在一定范围内。

但由于施工技术不够成熟和施工经验的缺乏,以及对施工过程缺乏有效的监测,造成了施工安全事故时有发生,给施工人员和人民带来了重大的生命和财产损失。因此,有效地监测地铁施工过程具有十分重要的现实意义。

监控量测的任务是采用多种监测手段和方法相结合对工程主体和周边环境实现三维空间全方位全过程监测,为工程决策、设计修改、工程质量管理、周边环境影响提供第一手的监测数据和资料,所以监测工作在实际实施过程中的四个基本要求是:科学性、准确性、及时性和连续性。

地铁的建设必须要挖掘四通八达的地下孔洞,以容纳路基、交通工具、站点等设施,挖掘的土方量十分浩大。在施工过程中,孔洞经过的上方的建筑物、道路、立交桥等原本完整的地基承力结构有可能被破坏,造成上层建筑原本均匀的受力点失去平衡。倘若没有施工监测或监测工作出现漏洞,挖掘的孔洞就很有可能超过这些承力结构所允许的最大破坏限度,使上层建筑完全失去平衡,进而引发其倾斜甚至倒塌的恶果。而且,还有可能导致挖掘的施工方向出现偏差,导致重大安全事故,严重威胁施工人员和居民的生命安全。

实践证明,有效地对地铁施工进行监测,能够在很大程度上将施工过程对周围环境的影响置于可控范围内,极大地减小了重大安全事故的发生概率,而且可以通过监测对地铁施工过程进行优化指导。

一、监测等级的种类划分。

1、坑、隧道工程自身风险等级划分

   工程自身风险等级宜根据基坑、隧道工程支护结构发生变形或破坏、岩土体失稳等的可能性和后果的严重程度,采用工程风险评估的方法确定,也可根据基坑设计深度、隧道埋深和断面尺寸等按表划分。

基坑、隧道工程自身风险等级

工程自身

风险等级

等级划分标准

一级

基坑设计深度H20m

超浅埋隧道,超大断面隧道。

二级

基坑设计深度10mH<20m

浅埋隧道,近距离并行或交叠的隧道,盾构始发与接收区段,大断面隧道。

三级

基坑设计深度H<10m

深埋隧道,一般断面隧道。

1)、超大断面隧道是指断面尺寸大于100 m2的隧道;大断面隧道是指断面尺寸在50m2100m2的隧道;一般断面隧道是指断面尺寸在10m250m2的隧道。

2)、隧道深埋、浅埋和超浅埋的划分根据施工工法、围岩等级、隧道覆土厚度与开挖宽度(或直径),结合当地工程经验综合确定。

2、周边环境风险等级划分

  周边环境风险等级宜根据周边环境发生变形或破坏的可能性和后果的严重程度,采用工程风险评估的方法确定,也可根据周边环境的类型、重要性、与工程的空间位置关系和对工程的危害性按表划分。

周边环境风险等级

周边环境

风险等级

等级划分标准

一级

主要影响区内存在既有轨道交通设施、重要建(构)筑物、重要桥梁与隧道、河流或湖泊。

二级

主要影响区内存在一般建(构)筑物、一般桥梁与隧道、高速公路或重要地下管线。

次要影响区内存在既有轨道交通设施、重要建(构)筑物、重要桥梁与隧道、河流或湖泊。

隧道工程上穿既有轨道交通设施。

三级

主要影响区内存在城市重要道路、一般地下管线或一般市政设施

次要影响区内存在一般建(构)筑物、一般桥梁与隧道、高速公路或重要地下管线。

四级

次要影响区内存在城市重要道路、一般地下管线或一般市政设施。




3、地质条件复杂程度划分

地质条件复杂程度可根据场地地形地貌、工程地质条件和水文地质条件按表划分。

地质条件复杂程度

地质条件

复杂程度

等级划分标准

复杂

地形地貌复杂;不良地质作用强烈发育;特殊性岩土需要专门处理;地基、围岩和边坡的岩土性质较差;地下水对工程的影响较大需要进行专门研究和治理 。

中等

地形地貌较复杂;不良地质作用一般发育;特殊性岩土不需要专门处理;地基、围岩和边坡的岩土性质一般;地下水对工程的影响较小 。

简单

地形地貌简单;不良地质作用不发育;地基、围岩和边坡的岩土性质较好;地下水对工程无影响 。

4、工程监测等级划分

⑴、工程监控量测宜根据基坑、隧道工程自身风险等级、周边环境风险等级和地质条件复杂程度进行工程监控量测等级的划分。

⑵、工程自身风险等级宜根据基坑、隧道工程支护结构发生变形或破坏、岩土体失稳等的可能性和后果的严重程度,采用工程风险评估的方法确定。

⑶、周边环境风险等级宜根据周边环境发生变形或破坏的可能性和后果的严重程度,采用工程风险评估的方法确定,也可根据周边环境的类型、重要性、与工程的空间位置关系和对工程的危害性划分。

⑷、地质条件复杂程度可根据场地地形地貌、工程地质条件和水文地质条件对工程的影响性划分。

二、监测信息反馈

实现监测过程的信息化,建立顺畅、快捷的信息反馈渠道,及时、准确地测定各监测项目的变化量及变化速率,及时反馈获取的与施工过程有关的监测信息,供设计、施工及有关工程技术人员决策使用,才能最终实现信息化施工。为实现顺畅、快捷地反馈监测信息的目的,我们的监测信息反馈流程如下图所示:

工程监控量测预警信息管理平台(西安地铁没有该系统),对每个监测项目都设定了预警值及报警级别。根据当日监测的情况及现场施工工况信息,平台会自动显示不同的安全级别。若出现预警情况,系统将自动把预警信息发送至工程管理者的手机上,提醒相关单位或人员注意,并提供相应施工措施及建议,真正做到信息化施工。平台还包括现场施工工况图、测点布置图, 并提供监测数据变形曲线图,使管理者坐在电脑面前便可轻松掌握施工现场第一手资料。

利用可靠地监测手段可以在施工过程中随时实时监控,并对施工中出现的一些问题的信息及时的传送到施工指挥中心,以便施工指挥人员及时的采取针对性的措施。同时,还能监测到因施工而引起地表建筑物发生的一些变化,一旦发生施工安全事故,可以及时的疏散人员,将损失降低到最小。

三、我国城市地铁施工监测中存在的不足 。

 监测设备落后,城市地铁的建设复杂程度极高,其施工工艺和施工技术远远高于其他多种交通设施的建设。因此,传统的监测设备已然落后于地铁施工技术的发展,无法满足现代化城市地铁的建设要求。其原因在于传统监测设备具有很大的局限性,其信息化程度低、效率低、应用范围小、操作繁琐,而且无法实现实时的全天候监测,监测到的信息传递速度也很慢,根本无法满足城市地铁监测工作的要求。  

部分监测人员水平有限,难以避免的会影响到监测工作的质量。就目前来看,为数不少的监测人员为非专业人才,自身的职业水平不过关,监测经验不足,无法及时的发现出施工中存在的安全隐患,也不能对出现的安全问题做出合理的处理措施,有的甚至连监测仪器都不操作不了。

四、完善上述不足的一些对策

 监测检测设备进行升级,俗话说:“工欲善其事,必先利其器”。做好对城市地铁施工的监测工作,没有高效的监测设备不行。而且,对城市地铁施工的监测所使用的设备来说,高技术含量往往就能换来高的工作效率。因此,施工单位应当投入必要的资金购买现代化的试验检测设备,投入到实际监测中去,并在此基础上开发新的监测手段,以满足新阶段的地铁施工监测的要求。

 切实提高监测人员的素质,可以通过以下措施达到这个目的:(1)、引进专业的监测人才;(2)、对现有人员进行专业技能培训;(3)、对使用的监测设备作专门的使用介绍的培训。

五、 监测管理工作其他建议

1、根据各城市轨道交通工程建设经验,在地铁建设开工之前应制定贴近当地工程情况的监测管理办法和监测技术规定,统一作业标准,并于开工前进行交底说明。

2、重点监测地段,监督施工单位编制专项监测方案,并经专家论证会实施。

3、监测基准点采用施工水准点,保证基准点稳定可靠便于点位的保护和统一高程系统兼顾方便原则,基准点选取应在基坑变形区之外100m左右,且对基准点定期联测。

4、第三方监测点、基准点尽量与施工单位的点位一致,所用的测斜孔、水位孔、传感器一致,在施工区加挂醒目警示牌,便于保护。

5、定期召开由业主、施工、监理、设计、第三方监测单位参加的监测会议,解决存在的监测问题。

6、施工单位定期向第三方监测单位通报施工进度,使第三方监测时间、频率于本项目监测规划相一致,避免出现误测、漏测现象。

7、应加强对监测点的保护,所有监测点应做好相应的防护措施,标明警示标志。对于遭破坏的监测点,承包商应立即申报监理及第三方监测部门,并除重新埋设外,原来的监测累计值还要加入新的成果中,使监测数据保持连续。

8、建议业主加强监测技术管理,根据监测工作实际情况,不断完善监测技术要求,同时,委派专人管理协调全线监测工作,成立由业主专业人员、设计人员、施工人员、第三方监测人员及专家组成的技术机构,加强各方沟通协作,定期组织会议,交流监测工作情况,对监测工作进行指导,共同把监测工作做好。

9、地铁施工的深基坑开挖过程中支护结构及周围土体的稳定存在很多潜在的危险和破坏的突然性。由受勘察设计、地质条件、设计结构情况、使用材料、施工方法、周围环境、气象等多种因素的影响很难单纯从理论上预先估计可能出现的问题。信息化的监测施工手段是安全施工的有效的保障手段,在西安市的地铁施工建设中已有成功使用的经验,在这基础上,推广建立完善的地铁监测数据库系统,服务于地铁施工工作,评估全线的工程设计、施工技术水平,总结工程经验,为今后的类似工程设计、施工及运营管理提供借鉴和参考。

10、建议业主根据各工点情况,督促施工单位分析各自施工中潜在的各种险情,并针对性地做好各种紧急情况处理方案,一旦监测发现有异常情况,及时采取应对措施。

结语:有效的城市地铁施工监测是保证地铁施工安全有序进行的根本保证,也是缓解广大居民对地铁施工忧虑的一颗“定心丸”,因此必须加强对地铁施工的监测。

 

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