城市轨道交通工程监测预警体系探讨与实践

□文/朱茂国

城市轨道交通工程监测预警体系探讨与实践

□文/朱茂国

城市轨道交通工程监测作为工程安全建设的"眼睛"，承担着反映变形、预测趋势、提早防范、降低损失、实现动态设计和信息化施工的重要任务，监测的重要性和实施监测的必要性已成为业界共识；而监测预警是监测价值的集中体现，也是实现工程安全风险预控的重要手段。文章就某市城市轨道交通工程规划的监测预警体系探讨并在某车站监测预警实践过程检验其应用效果。

监测；预警；轨道交通

某市城市轨道交通工程先行规划5条线路，自2015年初轨道交通1号线启动建设，2016年又先后启动2号线和3号线招标建设，既定目标为2019年、2020年实现3条线路开通运营。短时期同时建设3条地铁线路，既是对地铁建设者质量、安全责任意识的综合考验，也是对地铁管理者组织管理、协调水平的综合考验，同时，也是监测工作发挥超前性、预报性、指导性的关键阶段。

加之，该地区地层主要为杂填土、特有的老城杂填土、粘土、粉质粘土、砂岩、页岩、灰岩等，富水岩溶混合地层占比突出、线路地质情况复杂，承压水水头高、涌水量大、岩溶发育，连续穿越上软下硬、全粉砂、全硬岩、硬塑粘土、膨胀土、断裂破碎带、岩溶塌陷区等多种空间域组合地层，具有不确定性、高度非线性、随时空域呈复杂变化性等特点，这又增大了施工难度，加剧了施工安全风险，无疑对监测数据的敏感性、监测信息反馈的及时性、监测预警体系的科学性、合理性、严谨性和可操作性的最大实践检验。

1 监测预警体系简介

目前，该市城市轨道交通监测预警体系规划模式为领导决策层（轨道公司应急救援办公室，以下简称“轨道公司应急办”）、中间管理层（轨道公司工程部、安质部）和现场实施层（勘察单位、设计单位、施工单位、监理单位、第三方监测单位、风险管理咨询单位）三级协调配合管理模式，施工安全风险预警分监测预警、巡视预警、综合预警三类，其中监测预警和巡视预警分黄色、橙色、红色三个等级，综合预警分蓝色、黄色、橙色、红色4个等级。

工程实施中依据不同预警类型及预警等级，实施分层次响应、处置及消警管理，见图1。

图1 监测预警体系流程

2 监测预警体系应用实践

2.1 工程概况

某车站位于市区两主干道路交叉口北侧，东西向设置，标准地下2层岛式车站，总长248.8 m，标准段宽为19.7 m，基坑深16.643～18.293 m；围护结构采用φ1 000 mm@1 200 mm钻孔灌注桩+φ800 mm@1 200 mm三重管高压旋喷桩，旋喷桩深为冠梁顶下12.6 m；详勘揭示地层从上至下依次为杂填土①1、素填土①2、淤泥质素填土①3、粉质粘土②4-2、粘土②3-3、砂质粉土②5-2、粉质粘土⑤4-3及粘土⑤3-4；2016年2月2日基坑开挖，2月21日所有坑外水位观测孔全部报警，4月3日经重新补勘披露地层从上至下依次为杂填土①1、素填土①2、淤泥质素填土①3、粉质粘土②4-2、粘土②3-3、砂质粉土②5-2、粘土层富含砂姜石⑤4-3及粘土 ⑤3-4，即场地14 m以下存在承压含水层，主要含水层位为17 m以下范围内砂姜富集层，分布在水平、垂直方向无规律且砂姜石(钙质结核)主要嵌入粘性土中，平均渗透系数2.45 m/d(2.84×10-3cm/s)，与原地勘资料显示该层为不透水层差异较大。

2.2 监测预警体系的实践

先行开挖东段100 m，提供盾构始发条件，自2016年2月2日基坑开挖至10月5日基坑封顶，历时8月，以端头井短边中点处桩体测斜变形预警阐述监测预警体系的应用，见图2。

图2 桩体测斜变形曲线

该桩体测斜于2016年1月29日采集初始值，2月26日基坑挖深约11 m，第二道钢斜撑架设存在局部滞后现象，对应位置的测斜数据反映在深3～13 m范围发生位移突变，速率急剧增长，监测预警为橙色报警且未发现巡视预警，初步判定综合预警级别为橙色预警，监测方立即按橙色预警管理流程发布警情，通过项目工程师当天组织的“六方”预警专项分析会和制定的施工、监测及管理措施，经后续跟踪监测验证预警处理及时、变形总体受控，橙色预警于1月28日暂时解除。

6月24日—6月27日期间，基坑经长达1月停工加固周边土体后加速基坑开挖，仅1周时间内基坑从13 m开挖至18 m深，对应位置的测斜由6月25日橙色预警升级为6月27日的红色预警且27—29日连续3 d红色预警。6月25日项目组织“六方”橙色预警专项分析会，议定事项：

1）启动监测应急预案，频率调整为4 h一次；

2）施工加快支撑架设，渗漏部位进行堵漏处理。

至6月27日，变形速率未收敛，从变形速率来看橙色预警已升级为红色预警，结合现场基底少量涌水、侧壁漏水现状，初步判定预警级别为红色综合预警，6月28日应急办组织专家论证会，议定事项：

1）启动监测应急预案，频率调整为2 h一次；

2）关注坑外深层、浅层水位孔监测数据变化趋势，降水井和坑内集水坑联合抽排地下水；

3）施工组织人力、物力全力抢底，具体节点为6月28日晚垫层浇筑完成，6月30日钢筋绑扎完成并于当日晚浇筑底板；

4）参建各方管理人员24 h现场值班制，根据监测数据随时召开现场分析会议。

经29日、30日连续2 d实时监测，变形在底板浇筑完成后位移趋势明显收敛，经后续监测数据验证底板封闭后对变形抑制极为有利。

9月30日该部位顶板已浇筑完成，近1月监测数据反映变形基本稳定，遂按橙色预警进行消警审批管理，同时安全风险平台解除警情。

3 结语

实践表明，该套监测预警体系能根据预警类型和预警等级，实施分层次响应、处置及消警管理，具有一定科学性、合理性和严谨性，三个管理层次各负其责、互相配合，确保施工全过程安全都处于受控状态，地铁工程实行监测预警体系管理，具有重要的现实意义。

[1]GB50911—2013，城市轨道交通工程监测技术规范[S].

[2]DGJ32/J 195—2015，江苏省城市轨道交通工程监测规程[S].

[3]刘坤岩，马雪梅，金 淮，等.地铁明挖基坑工程常见安全问题及对策建议[J].矿产勘查，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

朱茂国/男，1986年出生，工程师，硕士，中铁隧道勘测设计院有限公司、天津市隧道设计及安全评估企业重点实验室，从事城市地铁测量、监测及管理工作。