城市地铁施工监测系统的探讨

发表时间:2016/3/9   来源:《工程建设标准化》2015年10月供稿   作者:王辉强
[导读] 中铁一局集团有限公司 随着我国经济和城市化进程的加快,地铁作为重要的交通工具具有方便快捷、大营运、污染小等特点被广泛应用.

(中铁一局集团有限公司,陕西,西安,710054)

【摘  要】本文以地铁施工事故及分析以及必要性为基础,着重分析了地铁施工中的监测技术,以实际为出发点对地铁施工的监测工作在地铁建设中的重要作用进行了探讨。
【关键词】地铁施工;产生影响;有效检测

一、前言
        随着我国经济和城市化进程的加快,地铁作为重要的交通工具具有方便快捷、大营运、污染小等特点被广泛应用,在施工过程中,由于地质等复杂的因素易发安全事故,为了保证地铁的施工安全,因此,加强城市地铁施工监测系统的探讨具有重要的意义。
二、地铁施工事故及分析以及必要性
1、地铁施工事故及分析
        近年来,我国正处于轨道交通的建设高潮,工程项目管理和营运管理经验相对不足,工程风险和安全隐患不同程度的存在,发生的一系列地下工程事故的教训是惨重的。因此,从地铁的施工过程入手,并结合安全生产有关法律法规,在建设工程中落实好安全责任,做好细致的安全管理,尤为必要。地下工程发生施工事故,主要原因包括:对大规模、高速度、跨越式、超常规地铁工程建设发展,管理队伍上存在漏洞、疏忽。对深基坑、规模大、施工环境条件困难、不断出现新情况等问题的工程,相应管理人员管理跟不上。对轨道交通地下工程管理手段不了解,不知如何去适应。对轨道交通这一高风险工程的管理质量安全控制方式不匹配。
2、地铁施工监控量测的必要性
        由于常见的各种施工方法涉及大量基坑开挖、暗挖、降水和爆破等工程,对地层易产生扰动,有可能引起地表、附近高大建筑物变形或塌陷,危及建筑物及人员的安全,同时,污水管和下水井管渗漏致使土质自稳能力丧失,造成施工困难,存在安全隐患。而监控量测在指导隧道施工上具有重要意义。由于隧道设计过程中对围岩结构以及地下土层状况,包括地下水位和管网的不确定性,使得支护参数存在可变性,隧道施工过程中的监控量测主要是监测围岩与支护的变形和应力,了解隧道围岩与支护的变形特征与受力状态,判断围岩的稳定性、支护的合理性,对下一步的设计与施工提供指导,实现动态设计与施工。另外结合隧道施工中的风险工程,如下穿既有建筑,既有河流,既有管线管网等,对其进行风险监控,达到施工过程中的风险预控,保障隧道结构的施工安全,同时也避免地上建筑及构筑物的倾覆和破坏,保障隧道基坑开挖的安全性,使整个隧道在安全的环境下施工,对施工作业人员的生命财产安全负责,使城市地铁施工在取得良好的经济效益的同时,有良好的社会影响和社会效应。
3、地铁施工安全影响因素分析
        以近年来我国地铁的发展对地铁安全进行一个分析研究。我国正在大力推进城市化的进程,而轨道交通具有绿色、安全以及快捷的特点,得到了迅速的发展,尤其是地铁工程的规模日益扩大。但是,安全事故的发生也带来了更多的安全管理问题,因此,为了保证人们的生命以及财产安全,更为了保证轨道交通能够更快更好的发展,我们在解决轨道交通的施工安全方面采用了现代化的计算机技术。
        (1)在地铁的建设施工阶段,在基坑或区间隧道开挖时采用明挖、暗挖以及盾构等施工方法和辅助工法时,由于地层周围岩土体的原始应力变化和受扰动或者受到剪切破坏的重塑土不固结,就会容易发生不均匀沉降、地面塌陷或隆起。
        (2)在地铁建设施工期间,现场施工管理以及安全防护措施存在的不安全因素会对地铁施工产生很大的影响,甚至引发各种安全事故。如:不确定各种改移的管线和管路;由于施工场地狭小导致运输车辆乱行,或者设置的交通标志、指示灯等不恰当;检查被拆迁建筑的外接管线不到位;由于施工作业区边界不清楚或无栅栏或保安人员等造成非施工人员进入而影响施工安全。
        (3)施工建设的周边环境复杂。不仅地铁施工建设与周围环境相互制约、影响而错综复杂,加上在热闹繁华的市区进行建设,建筑物、拥挤的交通、城市地层中交错密集的管线分布也不可避免的对地铁施工安全造成了很大的影响,因此,在建设中一定要考虑周边的环境因素。
        (4)施工企业缺乏安全管理制度。无法认真落实施工企业的安全生产责任制度以及安全管理机制的滞后性,使得各方都不能明确自己的责任,更不能对安全事故负责。
三、地铁施工中的监测技术
        随着测量、计算机及网络技术的发展,一些观测快捷、测量精度高、自动化程度高、能进行实时监测的新技术、新设备逐渐被使用到地铁施工监测项目中,使地铁施工监测向监测自动化、设备系统化、内容多样化的高精度、实时、智能监测系统发展。
(一)施工监测点的布置
        监测点的布设,在轴线方向上每隔10m布设一个监测点,轴线方向两侧25m的范围内如有建筑物或管线,可在这些建筑物或管线上布设监测点,监测点的密度基本上是每3m一个点,建筑物承力的柱子或墙面上,应布设监测点放样监测点前,一般应在隧道贯通的区间内布设控制导线,导线方向应大致与地铁方向一致,导线点的选择应便于施放监测点。导线精度采用城市一级导线,高程监测工作点应布于轴线35米以外,通视良好、稳定的地方,工作点应定期检核。
(二)静力水准监测系统
        静力水准测量具有高精度、遥测、自动化、可移动和可持续测量等特点,因此在地铁施工和后期运营的监测中,一些特殊环境下几何水准难以开展的地方应用。



(三)智能检测系统实时监测
        随着科学技术的发展,一些智能化实时监测系统面世并被应用到地铁监测项目中。如利用高精度、智能化的全站仪结合计算机数据处理系统─测量机器人系统进行隧道的收敛变形监测,利用光机电技术构成远程自动化连续监测系统,对既有地铁线路进行实时自动监测、数据传送、分析处理及信息发送等。
2、地铁施工监测中的不足
        (1)地铁设计、施工与监测难以做到有机结合
        在地铁施工中,必须要加强设计和施工单位对于地铁施工监测的密切配合,从而加强对各项数据的认真的分析处理,从而加强变更支护的参数的确认。然而在地铁现场施工的过程中,因为其他种种原因,地铁施工的监测数据对于修正设计是很少用到的。甚至部分工程没有在施工组织设计中把信息与监测反馈编入,尽管其中有一部分是被编入工序中,但现场施工中因为一些原因没有规范、彻底的施工,没有显著的效果。
        (2)数据处理技术有待提高
        目前在地铁施工监测的过程中,大部分的数据处理都是在Excel表格中进行的,进行数据的监测分析要监理在大量的监测数据的基础上,采用回归函数的形式处理的比较准确,但是人工的数据采集的方式比较缓慢,周期比较长,实际的施工中,技术人员对信息化的施工设计和技术掌握的不是很好,因此对信息化的运用不是很熟悉,在数据处理的过程中,就容易出现问题,整个数据处理的能力还有待提高。
3、缺乏针对特殊情况的监测方法
        如坑道涌水、基坑坍塌等特殊情况,施工监测在这种情况下开展工作会有较大的局限性,一是很难预测周围环境的变化,二是难以保障监测人员的人身安全,这样就对实时监控的情况难以实现,在工程抢险过程中无法对其进行量测。
4、第三方监测管理不善
        目前我国的地铁施工监测,第三方监测的方式逐渐的发展起来,这对促进地铁监测技术的发展有一定的积极意义,但是目前我国的第三方监测的管理规范还不是很明确,第三方监测的优势就发挥不出来。
四、地铁施工的监测工作在地铁建设中的重要作用
1、监测工作在爆破施工中的发挥的作用
        有助于选择合适的爆破点,通过相关的监测技术可以在爆破前探知施工点的地层结构,地层中供电供水管道的走向和分布,为爆破点的选择提供必要的数据。而且可以全程对爆破作业进行监控,一旦发生意外可以及时发出警报,提醒施工人员迅速采取必要的对策。
        有助于确定爆破炸药用量和最佳爆破深度,炸药的用量和爆破深度对爆破质量与地面建筑均有显著影响:炸药用量过大(或爆破深度较浅),施工质量固然高,但对地面建筑损害太大;用量过小(或者爆破深度太深),又达不到爆破目的。而利用相关监测手段可以收集必要的数据,以确定爆破炸药用量和最佳爆破深度,并划定出安全范围,以免对地面建筑造成过大的影响。
2、监测工作在开挖施工中的发挥的作用
        由于孔洞的挖掘对大部分城市的地基结构都有较大的影响。利用可靠地监测手段可以在施工过程中随时对挖掘点的地层和地表的力学结构实现实时监控,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。
3、监测工作在承力拱洞建造中的作用
        对承力拱洞的建造进行有效地监测有以下好处:实时监控承力拱洞的受力变化,以便在压力超过承载极限时及时进行加固,有助于确定承力拱洞建造的弧度和韧度等,能够收集施工点周围各种因素的变化情况,对施工过程的优化具有指导作用。
4、完善施工监测的对策
        (1)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。
        (2)监管部门要切实加强监督工作力度,同时提高检测人员的责任心,可以通过以下几个措施对地铁施工的检测加强监督:定期或不定期抽查监测报告;选派专门人员到施工现场进行监督,实时掌握施工情况;严厉查处虚报、瞒报监测结果的施工单位或施工人员。与此同时,实行施工安全监测责任制,每一个监测人员负责给其划定的施工区域,一旦或因渎职而发生安全事故就必须承担相应的责任,接受法律制裁。
        (3)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:引进专业的监测人才;对现有人员进行专业技能培训;对使用的监测设备作专门的使用介绍的培训。
五、结束语
        随着我国城市地铁的快速发展,人们越来越重视地铁的安全性,为了避免地铁安全事故的发生,在施工过程中必须做好安全监测,严格控制事故隐患,加强工程测量和安全监测管理,使我国地铁施工技术和监测技术不断提高,从而有效的保障地铁的施工质量。
参考文献:
[1]樊哲.地铁隧道施工变形监测控制[J].科技创新导报,2011
[2]周本辰.地铁施工变形监测技术及误差控制研究[J].科技资讯,2011

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