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城市轨道交通工程监测及其与水电工程安全监测的差异

邱山鸣 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 高级工程师

专家简介

邱山鸣，民革党员，正高级工程师，RICS（英国皇家特许测量师学会）会员、注册测绘师、注册土木工程师（水利水电工程），水能资源利用关键技术研究湖南省重点实验室学技术带头人，河海大学等多所高校校外（基地）硕士导师。1983年毕业于武汉大学测绘学院，一直在中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司工作至今，长期从事水利水电工程监测、工程测量技术工作。先后主持和参加数十项工程监测、工程测量和相关技术研发工作，并参与三峡、锦屏、溪落渡、小湾、龙滩等重大水电工程和几十项大中水电工程技术咨询工作，发表论文60余篇并出版个人《大坝变形监测论文集》，获十余项省部级奖项，有7项发明专利、27项实用新型专利授权。

内容介绍

城市轨道交通工程监测概述

作用：验证工程勘察资料的可靠性；优化设计方案并提高结构的可靠性；防范发生安全生产事故；提高施工管理决策的科学性；为类似工程的设计、施工提供参考资料；

1.作用与地位

地铁工程施工过程中经常发生支护结构垮塌、周围岩土体坍塌以及建（构）筑物、地下管线等周边环境对象的过大变形或破坏等安全风险事件。在地下工程施工过程中开展工程监测工作，对安全风险事件的预防、预报和控制安全风险事件的发生具有十分重要的意义。

◇ 针对近年来地铁工程建设过程中安全事故不断出现的现象，建设主管部门提出了加强工程监测工作的相关要求，明确了工程监测的主要作用是为施工过程风险管理提供数据。为工程施工过程风险管理服务。

2.地铁监测类型

施工监测

◇ 施工监测是指施工单位按照施工图设计文件、施工组织设计及标准规范等要求，对工程支护结构、主体结构、岩土体、地下水和周边环境等进行的监测工作。

◇ 地铁工程的监测活动以施工监测为主导，贯穿于整个施工阶段。

第三方监测

◇ 第三方监测是指监测单位受建设单位委托，按照合同及标准规范要求，对工程支护结构、主体结构关键部位及重要周边环境等进行的监测工作。

◇ 第三方监测单位独立于施工单位、监理单位及设计代表。建设单位应当在工程开工前委托具有相应工程勘察资质的独立法人单位开展第三方监测工作。

3.施工监测与第三方监测的区别

定位不同；

监测目的和作用不同；

实施主体不同；

市场准入不同；

实施程序不同；

监测内容和频率不同；

4.法规与规程规范

◇ 核心规范《城市轨道交通工程安全质量管理暂行办法》（建质电[2010]5号）

◇ 主要法规：

《关于进一步加强地铁建设安全管理工作的紧急通知》（建质电（2008）118号）

《城市轨道交通工程监测管理指南》（住房城乡建设部）（（建质（2010）5号）

《关于加强地铁建设安全管理工作的紧急通知》（建质电（2006）4号）

《关于加强重大工程安全质量保障措施的通知》（改性投（2009）3183号）国家发改委等七部门。

◇ 核心规范《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB 50911-2013）

◇ 主要规范如下：

5.主要对象与物理量

◇ 监测的对象主要有工程结构及周围岩土体（包括工程支护结构、二次结构、周边土地、地下水）、周边环境（包括建（构）筑物、桥梁、管线、道路、河流、既有铁路及地铁线路等）。

◇ 需要监测的物理量主要变形、应力、应变、内力、振动缝等，通过监测获取各对象的现状，预测其变化趋势，有效地对可能发生的安全风险进行预警。

6.监测方案的编制与审查

监测总体方案编制：工程监测方案编制前应充分收集、分析水文气象资料、岩土工程勘察报告、周边环境调查报告、安全风险评估报告、设计文件及施工方案等相关资料，并进行现场踏勘。在分析研究工程风险及影响工程安全的关键部位和关键工序的基础上，有针对地进行编制。

专项监测方案编制：对于重大风险工程，应编制专项监测方案，并通过专家论证后，方可实施。

监测方案审查：第三方监测单位编制的监测方案应通过建设单位组织的专家论证，并经监测单位主要负责人签字后实施。

7.地铁监测的发展趋势

◇ 监测管理要求逐渐严格；

◇监测新技术的应用；

◇控制指标的研究；

◇监测成果综合分析和信息反馈；

◇运营工作日益重要；

8.基本原则与要求

方案基本原则

◇仪器高效可靠原则；

◇手段简单易行原则；

◇监测手段无损原则；

◇方法互相验证原则；

◇信息反馈及时原则。

监测基本要求

◇监测方法合适；

◇监测布设合理；

◇监测仪器合规；

◇监测“四同”作业；

◇支护监测及时；

◇精度满足规范；

◇既有线路自动；

◇设施保护到位；

9.主要监测方法

◇ 监测方法类

按监测原理划分：几何方法、物理方法、监测新技术；

按监测物理量划分：变形监测、应力监测、渗流渗压、特殊施工过程监测、巡视与观察；

◇ 主要监测方法

水准测量、边角测量、直接量测、测量机器人、测斜仪、轴力计和锚索测力计、钢筋计、应变计、土压力计、分层沉降仪、孔隙水压力计、静力水准仪

10、数据处理分析与反馈

◇ 监测信息处理与分析

监测信息处理；

绘制散点图及回归分析；

数据分析；

◇ 监测信息反馈

11.预警与响应

◇预警情况判断分析

◇预警等级分级标准

— 黄色预警：双控指标70%～80%或双控指标之一80%～100%，可正常施工；

— 橙色预警：双控指标80%～100%或双控指标之一达到极限，应加强支护；

— 红色预警：双控指标达到极限，应采取特殊措施。

— 以上预警指标各地执行时有差异。

◇状态变化及其原因分析

◇ 监测信息响应

城市轨道交通工程监测与水电工程安全监测的差异

与水电工程安全监测的差异

1.监测目的

与水电工程相比，轨道交通涉及到的工程安全问题更广，除自身工程安全外，还涉及到周边建筑物、既有道路、管线等安全，与周边安全人员生活息息相关，社会影响大，关注度高。因此，轨道交通监测的目的更趋向于工程及周边环境的安全监控。

2.技术标准

◇ 地铁监测：国家标准《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB 50911-2013）

◇ 水电工程监测：行业标准《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T 5178-2016）（国家能源局）（以及土石坝同类规范）

《混凝土坝安全监测资料整编规程》（DLT 5209-2005）

3.监测设计

◇ 地铁监测：

设计院提出方案原则，施工监测和第三方监测自行编制监测方案并经审查和批准，按监测方案进行施工

◇ 水电工程监测：

贯穿可研、招标和施工图三个设计阶段

设计院提出设计文件，施工方依据设计文件施工

4.监测性质

◇ 地铁监测：

多为施工期零临时性监测

永久监测主要涉及线路结构变形监测，主要有隧道结构及路基监测、地面建筑及高架桥监测等

◇ 水电工程监测：

永久性全生命周期的监测

5.监测内容

◇ 地铁监测：

按监测内容可归类于巡视检查、变形监测、渗流监测和应力应变监测、爆破振动、远程视频监控

◇ 水电工程监测：

范规定分坏境量监测、巡视检查、变形监测、渗流监测和应力应变及温度监测5部分

6.建设模式

◇ 地铁监测：分施工监测和第三方监测

◇ 水电工程监测：无第三方监测，监测工程既是施工监测工程也是永久监测工程

7.监测管理

◇ 地铁监测：由建设单位管理，政府一些职能部门如质监、安监也对地铁监测进行管理

◇ 水电工程监测：

由建设单位管理，对于巨型、大型水电工程，通常采用监测管理中心模式

8.仪器设备

◇ 地铁监测：

主要有测斜仪、轴力计、钢筋计、应变计、土压力计、分层沉降仪、孔隙水压力计、静力水准等

◇ 水电工程监测：种类更为丰富；

9.方法手段

◇ 地铁工程监测的对象主要有工程结构及周围岩土体（包括工程支护结构、二次结构、周边土地、地下水）、周边坏境（包括建（构）筑物、桥梁、管线、道路、河流、既有铁路及地铁线路等）。地铁工程只有站和区间，施工方法有矿山法、盾构法和盖挖法，单体的开挖工程量、支护工程量以及混凝土量远小于水电工程。

◇ 水电工程监测的三大监测对象分别分为大坝、边坡和地下厂房，对于某个工程大坝监测是必然，边坡及地下厂房即根据工程的布置，或有或无。监测物理量分变形、渗流渗压、应力应变与温度、环境量及巡视检查5大类。

10.分析反馈

地铁工程和水电工程监测分析反馈均依据相关规范执行，对各监测物理量的记录、计算、整理过程都有具有规定，整理分析、报送反馈过程也基本相同，以个人的经验，不同点在于：

1）水电工程规范对监测物理量的符号有具体规定，地铁工程没有；

2）地铁工程有日报要求，除日报外还有警情快报、阶段性报告和总结报告，水电工程则没有日报要求，通常是快报、周报、月报、年报以及各工程节点报告；

3）地铁监测规范明确了监测物理量控制值，水电规范没有，对于水电工程预警值相当敏感的，通常是设计方根据结构分析计算成果提供参考值；

4）地铁监测资料除报送建设单位、监理单位、勘察设计单位（注：水电工程勘察和设计通常是一家单位，而地铁工程通常不是一家单位），有些城市还需报送政府相关主管部门的监测数据平台。