摘要：社会经济的发展和城市人口的增长，导致可供人们作为生活的环境所需的土地资源减少，这就需要人类大力发展地下空间以满足人类生活的需要，特别是人们的出行，应运而生的就是地铁交通线建设。地铁工程施工过程中经常发生安全风险事件，这就需要一套完整的监控体系来预防事故的发生，监控量测工作对于工程施工具有重要的意义，是安全监控、指导施工和改革设计方法的一个重要和关键性环节。
关键词：地铁；安全；事故；监控量测
1 前言
随着我国社会经济的快速发展，以致城市人口一直在增长，而可供人类作为生活环境所需的土地资源有限。解决这个矛盾则要对现有城市区域尤其是中心区域进行改造，目前广泛的做法就是进行地下、地面及地面上部空间三维立体化发展开发。现在城市解决出行交通阻塞除修建空中轻轨交通外，更多的是建设地铁交通线。
地铁工程施工过程当中时常产生支护结构坍塌、四周岩土体坍塌和建（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，对此，在地下工程施工过程当中采用监控量测工作，对安全危害事件的预防、预报和掌控安全危害事件的发生具有十分重要的意义。
2 监控量测的主要对象和内容
地铁监控量测的对象主要有工程结构及周围岩土体、周围环境，需要监测的物理量主要有监测对象的变形、应力、应变、内力、振动、裂缝等。经过监测，能够获得各对象的现状，预测出各对象的变化趋势，有效地对可能发生的安全危害进行预警。
2.1 工程结构监测
在工程结构的施工和运营过程中，由于人类认识的局限性、设计施工不当及加固维护措施不到位等，可能会出现各种各样的结构安全事故。通过对结构状态实时监测，可以及时掌握结构的服役状态，在结构发生破坏的早期识别结构损伤，并以此为基础来评估结构安全状况，进行针对性的加固和修缮。
2.2 围（支）护结构体系监测
基坑和隧道的施工开挖过程中，基坑和隧道内外地基应力的重新分布会引起围支护结构的变形，其变形的大小反映基坑和隧道的安全状态。如果变形超过设计允许值，将影响基坑和隧道的安全，如基坑外土体沉降和基坑围护的侧移等。所以，必需制定具体的监测方案对围支护结构体系进行监测。
2.3 周边岩土体监测
周边岩土体的变形监测是评估岩土体及建筑物稳定状态或建筑物是不是能正常使用的最直接指标。因为岩土体性质繁杂而多变，勘探时难以掌握清楚，致使所做的评估不足以满足施工要求。因此，要对工程周围岩土体进行监控量测，根据监测结果判断周围岩土体稳定性和预测变形趋势，为工程设计和施工提供科学依据。
2.4 环境监测
工程建设引起的围支护结构变形、地下水位变化、基坑坑底变形等会对周围环境产生较大影响。在实际工程中，因工程设计、施工不当导致的周围建筑物开裂、地下管线泄漏和断裂等事故时有发生。这些破坏性损坏在发生之前常有一段时间的变形累计，监控量测可以获取周围环境的变化趋势，故要及时发现可能诱发事故的安全风险，供施工方采取措施以减小对周围环境的影响。为此，要对地铁工程周边环境进行监测。
3 监控量测的类别和目的
3.1 深层水平位移
监测挡土墙变形后的形状和不同深度土体的侧向位移，以确定是否存在前兆和土体失稳现象；了解基坑垂直的剖面上位移随基坑开挖深度变化规律；为基坑的稳定性评价、预测、预报及防治提供直接依据。通过采用测斜技术，观测和分析基坑工程土体和围护结构的位移发展规律，并与稳定性计算相结合，揭示基坑围护结构及土体的工作状态，为基坑工程设计与施工研究和治理提供依据。
3.2 支撑轴力
了解掌握围护结构及支撑的受力情况，基坑系统是否稳定首先表现为轴力的变化。支撑轴力监测是基坑监测项目中极为重要的内容，在采用爆破或钻凿钢筋混凝土支撑、拆撑、换撑及基坑周边承载力急剧变化时刻和恶劣天气（如暴雨）情况下，加强支撑轴力监测，实时进行数据采集，分析其变化规律，以便及时发现危险隐患，及时指导施工。
3.3 周边建（构）筑物
基坑施工必定会引起相邻近周围土体的变形，过量的变形将影响邻近市政道路、建筑物的正常使用，甚至导致破坏。基坑周边2.0～3.0倍基坑深度内的建筑物将做重点监测对象。
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3.4 地表竖向位移
沉降监测是地下工程监测中最主要的监测项目之一。地下工程开挖后，地层中的应力扰动区延伸至地表，周围土体力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映基坑降水、开挖和结构施工过程中周围土体变形的全过程。
3.5 管线变形
地下管线是城市基础设施的重要组成部分。城市地下管线包括给水、排水、燃气、热力、电信、电力、工业管道等几大类。基坑开挖会引起土竖向和水平向的位移，不均匀的沉降会对城市的管线造成一定的附加应力，从而引起地下管线正常使用，给人们生活或出行带来不便，甚至引起生命安全事故。因此在进行基坑开挖时，需对周围的地下管线进行盘查，布设一定数量的观测点，监测地下管线受影响的状态。管线沉降及水平位移监测范围取基坑围护结构边缘两侧各2.0H的范围内进行监测和保护。
3.6 管片监测
盾构隧道施工过程中，盾构开挖对地层的扰动和对地层的注浆都对周围岩土体产生影响，地层土体损失及再次固结必然导致隧道结构周边岩土体及周边建（构）筑物产生一定的变形，同时，隧道自身受力条件改变也会产生沉降和水平位移。盾构隧道结构是由管片拼装而成，自身形状也会产生不同的位移，严重时会引起结构病害影响使用功能或出现结构安全问题。所以在盾构施工过程中，对隧道本身沉降、水平位移、断面收敛位移进行监测尤为重要。
4 监控量测的作用
地铁监控量测可验证设计、施工和环境保护方案的安全性和合理性，优化设计和施工参数，判定并预测工程结构和周边环境的安全状态及发展趋势，为实施信息化施工等提供资料。监测的作用主要体现在以下几个方面：
4.1 验证工程勘察资料的可靠性
工程勘察为设计和施工提供详细的工程地质资料和技术参数，是工程建设的基础工作。然而受到勘察时间、勘查设备精确度、人员操作规范性等因素的影响，工程勘察资料的可靠性需要再次检验。施工过程中的监控量测能够检验工程勘察资料的可靠性，防止因工程勘察失误、勘测资料的不足对结构安全和施工安全产生影响。
4.2 优化设计方案
监控量测成果可以通过实验结果与理论值进行对比，验证工程设计假设，评估设计方案的合理性。将监测结果反馈给设计，以便进行设计变更，优化设计方案，从而提高结构的可靠性。同样，借助反分析法导出的地铁工程设计理论可用于今后类似工程的设计。
4.3 防范发生安全事故
经过监测可掌握各施工阶段地层与支护结构的动态变化，监测异常荷载和结构的过大反应，掌握施工过程当中监测对象的安全状况。即使有潜在施工安全问题，监控量测能及时发现危险的先兆，促使施工方采取必要的工程措施，防止工程破坏事故和环境事故的发生。
4.4 提高施工管理决策的科学性
监控量测的结果可指导现场施工，对施工方法进行适用性评价，可确定和优化施工方案与参数，提高施工管理决策的科学性，进行信息化施工，并为新施工方法、技术提供可靠的时间资料和科学依据。此外，监控量测可掌握地表下沉和工程周边环境的变化，确保道路畅通，保证地面、地下建筑物、地下管线、既有交通线等的安全使用。
4.5 为类似工程的设计、施工提供参考
监控量测能够为飞速发展中的地铁工程设计和施工累计大批资料，提高工程建设的信息化程度，为理论研究提供可靠的数据信息，也可为以后近似工程的设计、施工提供参考根据。
5 结束语
监控量测是地铁施工的重要技术控制措施，其结果主要用于对施工方法的可行性、设计参数的合理性进行评估，帮助施工技术人员全面了解施工实际围岩级别和变形特性，从而达到对工程施作时间的正确选择，监控量测是保证地铁建设成功必不可少的措施。当前地铁监控量测技术得到了长足的发展，监测内容也逐步丰富，然而由于地铁施工的未知性和不确定性，也存在许多有待改进的地方需要我们不断探寻与改进。
参考文献：
［1］GB50911-2013 城市轨道交通工程监测技术规范。北京：中国建筑工业出版社，2014。
［2］地铁工程监测测量管理与技术，中国建筑工业出版社，2013。
作者简介：
刘菊梅，36岁，女，中国水利水电第八工程局有限公司，工程师，主要从事水工建筑物安全监测工作。地址：湖南省长沙市天心区常青路8号、邮编：410004。
论文作者:刘菊梅
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/5/29
标签：基坑论文; 结构论文; 量测论文; 位移论文; 地铁论文; 岩土论文; 管线论文; 《基层建设》2018年第9期论文;