摘 要: 依托沈陽地鐵一號線第三方監(jiān)測工作實踐，結(jié)合北京、深圳等地第三方監(jiān)測實施經(jīng)驗，運用對比分析的方法，闡述地鐵建設(shè)第三方監(jiān)測實施過程中有待完善的若干要點，并給出相應(yīng)的改進建議: 1) 通過分析第三方監(jiān)測項目選擇的依據(jù)、目的等內(nèi)容，確定了現(xiàn)場安全巡視、地表沉降監(jiān)測、雷達探測等合理的實施項目; 2) 通過對地表沉降值的對比分析，給出具體調(diào)整沉降控制標準的建議; 3) 采用新技術(shù)、新設(shè)備發(fā)揮第三方監(jiān)測先導作用; 4) 加強對施工監(jiān)測的指導，推進施工監(jiān)測全程標準化等內(nèi)容，以期更好地發(fā)揮第三方監(jiān)測工作在安全建設(shè)方面的作用。
關(guān)鍵詞: 第三方監(jiān)測; 監(jiān)測項目; 沉降控制標準
0 引言
第三方監(jiān)測是我國在重大工程建設(shè)領(lǐng)域，參照國際慣例推行的一項科學管理制度。在城市地鐵建設(shè)領(lǐng)域，絕大多數(shù)建設(shè)單位都采用了第三方監(jiān)測管理模式。國內(nèi)專家、學者對該項工作研究也較多: 文獻［1 － 2］論述了第三方監(jiān)測的概念、目的及作用; 文獻［3］論述了第三方監(jiān)測具體項目的實施方法; 文獻［4 －5］對第三方監(jiān)測中存在的若干技術(shù)問題進行了深入的探討，并提出了相應(yīng)的解決方案。第三方監(jiān)測整體技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但近年來，國內(nèi)地鐵建設(shè)當中仍然出現(xiàn)了較多安全事故: 2008 年 11 月 15 日，杭州地鐵某車站出現(xiàn)了 21 人死亡的重大傷亡事故; 2010 年 7 月北京地鐵某明挖車站深基坑鋼支撐脫落，導致 8 名工人被砸和 2 名工人被埋。事實證明，第三方監(jiān)測的“保險”作用仍未充分發(fā)揮，具體工作仍有待完善。因此，不斷通過實踐明確第三方監(jiān)測實施要點，優(yōu)化實施方案，改進不足，從各方面完善第三方監(jiān)測工作，具有重要意義。
1 沈陽地鐵一號線第三方監(jiān)測實踐及主要問題分析
1． 1 監(jiān)測情況
地鐵一號線一期工程( 張士—黎明文化宮) ，全長22． 141 km，均為地下線，共設(shè) 18 座車站，工期 5 年。
為保證第三方監(jiān)測工作的有序開展，成立了專門的第三方監(jiān)測項目部，下設(shè)外業(yè)量測組、內(nèi)業(yè)分析組、外部協(xié)調(diào)組等。其監(jiān)測工作以環(huán)境監(jiān)測為主，以交通要道、重要建筑物、密集建筑群監(jiān)測為重點，一方面為地鐵公司提供獨立公正的監(jiān)測數(shù)據(jù)，另一方面監(jiān)督各標段施工監(jiān)測的實施。監(jiān)測成果主要以定期的周報、月報形式上報。通過 5 年的跟蹤監(jiān)測，地鐵一號線施工期間沒有出現(xiàn)較大的安全事故。
1． 2 存在主要問題
1) 監(jiān)測項目不夠全面，存在缺項，對基坑變形、道路塌陷等控制不力。
2) 沉降控制標準沒有經(jīng)過充分論證，偏嚴。
3) 實施技術(shù)手段常規(guī)，監(jiān)測信息反饋速度慢、效率低。
4) 缺乏對施工監(jiān)測的有效監(jiān)督，施工監(jiān)測隨意性大，存在安全風險。
2 第三方監(jiān)測實施要點與改進建議
2． 1 項目選擇
2． 1． 1 選擇原則
監(jiān)測項目是第三方監(jiān)測工作具體工作內(nèi)容及范圍的直觀反映。通常，第三方監(jiān)測工作對象都是整條地鐵線，施工掌子面多、風險源分散、工作量大。監(jiān)測項目的選擇必須抓住重點，統(tǒng)籌安排，既不能沒有重點，也不能只抓一兩項，對大部分風險源缺乏控制。
2． 1． 2 各地情況比較
沈陽地鐵一號線第三方監(jiān)測項目包括現(xiàn)場安全巡視、地表沉降監(jiān)測、建筑物沉降監(jiān)測、管線沉降監(jiān)測。監(jiān)測項目選擇的原則是保證周邊環(huán)境安全。深圳地鐵一期工程第三方監(jiān)測開展的監(jiān)測項目較多，常規(guī)監(jiān)測項目基本都有覆蓋; 而北京地鐵 4 號和 10 號線開展的監(jiān)測項目較少，僅為建筑物和地表沉降。在新公布的《北京市軌道交通工程建設(shè)安全風險技術(shù)管理體系》中的“第三方監(jiān)測設(shè)計指南( 試行) ”中監(jiān)測項目的選擇，不但考慮了工程周邊環(huán)境，還增加了基坑圍護結(jié)構(gòu)監(jiān)測安全和現(xiàn)場巡視等內(nèi)容，增加了相應(yīng)的監(jiān)測項目，如圍護樁墻變形、水平支撐軸力、錨索應(yīng)力、錨桿應(yīng)力、開挖工作面觀測等內(nèi)容。
2． 1． 3 已有項目分析及調(diào)整建議
分析 2． 1． 2 中各地情況可以看出: 地表沉降、建筑物沉降、管線沉降是比較重要的監(jiān)測項目，重要性不言而喻，應(yīng)高度重視; 其他項目各地則各有取舍，其中圍護結(jié)構(gòu)樁( 墻) 體水平位移結(jié)果能夠直觀反映基坑圍護結(jié)構(gòu)狀況，是控制基坑安全的重要指標。北京順義某地鐵工地出現(xiàn)過的基坑圍護結(jié)構(gòu)變形過大，支撐脫落造成的傷亡事故，應(yīng)給予足夠重視; 現(xiàn)場安全巡視，是直觀發(fā)現(xiàn)施工問題、排除安全隱患的重要舉措，也應(yīng)重視并列入必測項目; 而應(yīng)力觀測結(jié)果相對較為間接，指導意義主要在設(shè)計方面，且基于考慮第三方監(jiān)測工作量及費用等原因，可將應(yīng)力測試部分列為選測項目。
2． 1． 4 增項建議
根據(jù)沈陽地鐵第三方監(jiān)測實踐，建議增加盾構(gòu)/暗挖區(qū)間通過地段雷達探測項目。由于地表沉降觀測的局限性，無法真正反映工程上方整個地層的變形特征，使得由于超欠挖、地下管線破裂、季節(jié)性凍層等原因形成的地下空洞，無法通過地表沉降觀測得到迅速有效的反映，而這些隱藏空洞正是多地區(qū)道路突然塌陷的罪魁禍首，一旦出現(xiàn)事故往往造成非常惡劣的社會影響。如果第三方監(jiān)測能夠組織人力定期進行地鐵線路上方雷達探測，發(fā)現(xiàn)空洞及土層缺失地區(qū)，排除安全隱患，迅速采取注漿、回填等補救措施，可以有效避免較大事故的發(fā)生。沈陽地鐵公司已經(jīng)展開了這方面的工作，并取得了一定的效果。
2． 2 第三方監(jiān)測地表沉降控制標準
2． 2． 1 沈陽地區(qū)控制標準
沈陽地鐵一號線第三方監(jiān)測由于缺乏該地區(qū)相關(guān)經(jīng)驗，地表沉降監(jiān)測控制標準基本上采用 +10 mm 和 －30mm 作為控制標準，或者采用更為嚴格的設(shè)計文件要求。實際證明，+ 10 mm 和 － 30 mm 的控制標準相對偏于保守。在地質(zhì)情況較好地區(qū)，累計沉降量基本都能控制在 －20 mm 之內(nèi)，冰凍期地層隆起量都能控制在 +5 mm 之內(nèi)，而在大部分地質(zhì)狀況較差地區(qū)( 如中街站、中小區(qū)間) 、施工難度大( 如青年大街站) 、上覆土厚度較薄地區(qū)，累計沉降值都超過了 －30 mm，部分測點沉降甚至達到了 －80 mm; 但大部分測點沉降最終都處于受控狀態(tài)，整個地層沒有出現(xiàn)較為嚴重的事故。
2． 2． 2 沉降控制標準分析
確定沉降控制標準是第三方監(jiān)測工作的關(guān)鍵點，標準過低，輕者破壞環(huán)境，重者出現(xiàn)安全事故; 標準過高，容易導致頻繁報警，令參建各方反應(yīng)“麻木”。合理確定第三方監(jiān)測地表沉降控制標準可考慮結(jié)構(gòu)受力安全性與穩(wěn)定性要求、環(huán)境保護要求、本地區(qū)勘查設(shè)計文件 3個因素。目前北京市地方標準中已經(jīng)對地表沉降進行調(diào)整，如將車站周邊地表沉降控制標準調(diào)整為 －60mm。
沈陽地區(qū)建議基坑周邊地表沉降控制標準調(diào)整為 －50 mm，盾構(gòu)及暗挖區(qū)間地表沉降建議調(diào)整為 －40mm。為防范風險可在部分風險管理等級較高的項目設(shè)置控制標準動態(tài)評估機制，既能保證監(jiān)測的科學性，也可為后續(xù)工作提供參考。
2． 2． 3 增加過程控制標準的建議
2． 2． 3． 1 必要性
依據(jù) 2． 2． 2 確定的控制標準是個累計沉降標準，比較適用于測點變形為徐變的情況。根據(jù)沈陽第三方監(jiān)測實踐經(jīng)驗，雖然部分測點累計沉降值在可控范圍之內(nèi)，但在測點變形發(fā)展過程中出現(xiàn)過連續(xù) 2 ～3 d 甚至1 周的日變形量均超過3mm 的較大變形，之后變形才逐漸收斂，也就是出現(xiàn)了一個變形的突變期，其變形量占累計沉降量的 70%以上( 見圖 1) 。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，后期一些標段出現(xiàn)的路面異常塌陷案例中，相關(guān)測點大都曾出現(xiàn)過類似的一個變形突變期，其原因很可能是因為突變期內(nèi)地層的突然變形使其下部出現(xiàn)了空洞，但由于自身應(yīng)力沒有反映到上部持力層，后因其他外力作用，空洞被破壞造成地面塌陷; 因此，變形突變期與地面塌陷有著重要聯(lián)系。當遇到測點變形突變期時應(yīng)引起高度重視。實際操作中應(yīng)在累計沉降值控制標準的基礎(chǔ)上，分析測點變形的發(fā)展過程，引入一個過程控制標準，量化地反映突變期的影響程度，通過日變形控制標準和累計沉降控制標準無法體現(xiàn)此標準的作用。
2． 2． 3． 2 建議
引入變形過程控制標準 D( D 為監(jiān)測點變形期間連續(xù) 3 d 允許變形量) ，當某個測點連續(xù) 3 d 變形量超過 D 時，應(yīng)報警，納入風險點進行定期監(jiān)測，并在主體結(jié)構(gòu)施工完成后長期跟蹤，加入雷達探測等項目，根據(jù)具體情況采取對應(yīng)措施。關(guān)于 D 的辨識及取值，有待今后進一步論證，這里建議取值 9 mm，各地可因地制宜，有所調(diào)整。
2． 3 新技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用
2． 3． 1 沈陽地區(qū)實施情況及分析
沈陽地鐵第三方監(jiān)測使用儀器設(shè)備以全站儀、電子水準儀為主，做到了自動讀數(shù)、自動記錄、自動平差、監(jiān)測結(jié)果可直接錄入電腦; 但總體而言，監(jiān)測結(jié)果仍然是斷續(xù)的，反饋速度較慢，對古建筑、既有鐵路線等重要建筑物的監(jiān)測效率仍然較低，無法做到實時獲取監(jiān)測信息，這種情況無法滿足當今信息化施工要求。
第三方監(jiān)測單位應(yīng)發(fā)揮監(jiān)測技術(shù)的先導作用，多增加自動化監(jiān)測、視頻監(jiān)測及其他新技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用，提高其監(jiān)測水平。
2． 3． 2 基于光纖傳感技術(shù)的遠程自動化監(jiān)測
光纖傳感技術(shù)是 20 世紀 70 年代伴隨著光導纖維及光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種以光為載體、光纖為媒介、感知和傳輸外界信號( 被測量) 的新型檢測技術(shù)，具有( 準) 分布式、長距離、實時性、耐腐蝕、抗電磁、輕便靈巧等優(yōu)點。自 20 世紀 90 年代以來，美國、加拿大、日本、德國及英國等發(fā)達國家紛紛將光纖檢測技術(shù)應(yīng)用于大壩、橋梁、電站及高層建筑物等大型民用基礎(chǔ)設(shè)施的安全檢測中，取得了令人鼓舞的進展。光纖傳感技術(shù)在國際上被公認為結(jié)構(gòu)安全檢測最有前途、最理想的手段，正因為如此，光纖檢測技術(shù)也引起隧道結(jié)構(gòu)檢測界的廣泛重視，成為目前監(jiān)測技術(shù)的研究重點。具體應(yīng)用情況可參考文獻［6］。
2． 3． 3 基于 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)的自動化監(jiān)測
GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)不受天氣干擾，點位不需通視，容易實施長距離精確定位，并且精度高，速度快。隨著衛(wèi)星接收設(shè)備技術(shù)的不斷進步，完全具備操作可行性。
2． 3． 4 遠程視頻監(jiān)測
一些地區(qū)已經(jīng)開展了遠程視頻監(jiān)測，北京市已經(jīng)開始建立專門的地鐵工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并出臺了相應(yīng)的管理辦法，同時將視頻監(jiān)控與第三方監(jiān)測分別列入到“北京市軌道交通工程建設(shè)安全風險技術(shù)管理體系”。視頻監(jiān)控的范圍涵蓋了礦山法暗挖工程每個掌子面、主體結(jié)構(gòu)明挖基坑對角線處及周邊環(huán)境復雜的附屬結(jié)構(gòu)明挖基坑工程角部、施工豎井提升設(shè)備的大梁處等。
建議多應(yīng)用遠程視頻監(jiān)測，并將遠程視頻監(jiān)測納入到第三方監(jiān)測的現(xiàn)場巡視項目當中，或者至少要納入第三方監(jiān)測全面參與的視頻監(jiān)測的管理當中。在保證工程安全層面，現(xiàn)場安全隱患與第三方監(jiān)測是不可分割的 2 個部分。第三方監(jiān)測的作用在于保證安全，從微小量變中發(fā)現(xiàn)隱患; 而通過視頻監(jiān)控正是快速發(fā)現(xiàn)問題、跟蹤監(jiān)測的開始。
2． 4 第三方監(jiān)測對全線施工監(jiān)測的監(jiān)督指導
2． 4． 1 沈陽第三方監(jiān)測實施情況分析
沈陽地鐵一號線第三方監(jiān)測對全線施工監(jiān)測的監(jiān)督作用主要體現(xiàn)在 3 個方面: 1) 審查施工監(jiān)測專項方案; 2) 檢查施工監(jiān)測測點布設(shè)情況，保證數(shù)量及質(zhì)量;3) 定期審查施工監(jiān)測數(shù)據(jù)，尤其是與第三方監(jiān)測重合點變形情況，防止少、漏報。
從現(xiàn)場反饋來看，施工監(jiān)測中存在著若干問題，主要包括: 1) 施工監(jiān)測上報的監(jiān)測方案中，不同標段就同一個監(jiān)測項目所選的監(jiān)測實施方法、儀器設(shè)備不盡相同，有些方法的合理性值得推敲，如在場地狹窄，視線受到很大限制的情況下仍采用經(jīng)緯儀的小角度法觀測樁頂位移; 圍護結(jié)構(gòu)墻體水平位移用全站儀 + 反光片的方法進行，現(xiàn)場難于實現(xiàn)，觀測精度無法保證。2) 現(xiàn)場測量采用的儀器設(shè)備與上報方案不符，操作不當，精度偏低。3) 少數(shù)項目現(xiàn)場埋設(shè)測點數(shù)量不足，質(zhì)量不高，觀測數(shù)據(jù)隨意性較大。
2． 4． 2 改進建議
從管理和技術(shù) 2 個方面加強第三方監(jiān)測對施工監(jiān)測的指導作用。
1) 管理層面。第三方監(jiān)測對施工監(jiān)測的監(jiān)督作用涉及到地鐵公司對其管理職能的定位問題，如果地鐵公司能夠在體制上明確其對施工監(jiān)測的管理職能，使其能夠從技術(shù)專業(yè)化的角度監(jiān)督施工監(jiān)測，將會極大地促進施工主體安全意識的提升及安全措施的進步，進而促進施工方法的整體進步，從根本上保證施工安全。
2) 技術(shù)層面。第三方監(jiān)測在項目開展前期對所屬所有項目的工程地質(zhì)情況、監(jiān)測任務(wù)進行全面評估，對施工監(jiān)測所要進行的必須監(jiān)測項目進行明確落實，然后對具體的監(jiān)測項目推薦科學合理的監(jiān)測方法及儀器設(shè)備，做到全程標準化，既保證施工監(jiān)測的實施質(zhì)量，也保證了數(shù)據(jù)對比的有效性。
3 結(jié)論與討論
本文通過沈陽地鐵一號線第三方監(jiān)測實踐，對部分實施要點進行了深入分析，主要得出改進意見如下:
1) 監(jiān)測項目選擇方面。在現(xiàn)場安全巡視、地表沉降監(jiān)測、建筑物沉降監(jiān)測、管線沉降監(jiān)測的基礎(chǔ)上增加基坑圍護結(jié)構(gòu)樁/墻體變形監(jiān)測、雷達探測 2 項。
2) 沉降控制標準方面。各地應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的變形要求、環(huán)保要求以及地勘資料綜合考慮確定累計沉降控制標準，并建立動態(tài)評估機制，不搞“－30 mm 一刀切”，同時增加過程控制標準 D 。
3) 新技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用方面。不斷嘗試新技術(shù)新設(shè)備，增加自動化監(jiān)測、視頻監(jiān)測的應(yīng)用。
4) 對施工監(jiān)測的監(jiān)督指導方面。明確第三方監(jiān)測的管理定位，引導施工監(jiān)測全程標準化。
本文是在第三方監(jiān)測的大方向上進行了闡述，要保證第三方監(jiān)測實施效果，具體的實施方法中的細節(jié)問題仍然要引起足夠的重視，如文獻［7］提到的監(jiān)測精度與頻次問題，文獻［5］提到的監(jiān)測點布設(shè)問題，這些都在左右著第三方監(jiān)測的實施效果，需要在實踐中得到完善。希望通過本文能夠?qū)窈蟾鞯亻_展第三方監(jiān)測有一定的積極指導意義，促進第三方監(jiān)測的規(guī)范化，保證國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能夠安全順利地開展。
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