城市轨道交通施工安全监测与控制

城市轨道交通施工安全监测与控制
摘要：为了解决城市交通拥堵的问题，越来越多的城市开始逐步发展轨道交
通建设。

地铁的施工工艺复杂，影响因素众多，施工风险较高，因此，在轨道交
通建设的过程中需要对其进行严密的监测。

本文着重介绍地铁车站需要的监测数据，分析了地铁车站施工变形预测模型，提出了地铁车站施工监测预警信息管理
系统设计。

关键词：城市；轨道交通；施工安全；监测控制
1.城市轨道交通施工安全监测的重要性
社会发展的过程中，交通拥挤问题日益突出，为了能够有效地解决该类问题，越来越多的城市开始发展轨道交通建设。

但是地铁工程的施工工艺相对复杂，引
发安全事故的因素也较多，地铁的施工建设相对而言是一项高风险的工程。

此外，地铁的修建通常都是处于人口相对密集的中心城区，周围的环境复杂，一旦出现
事故将会产生不可估计的损失。

随着轨道交通的发展，轨道交通工程施工中深基
坑的开挖也越来越普遍，深基坑的开挖会使周围的受力状态发生改变，也就会对
周围结构以及建筑物的稳定性产生影响。

对基坑进行合理的变形监测能够对施工
的安全性做出判断，往往能够有效防止事故发生，或者尽可能将事故造成的损失
降到最低。

地铁施工变形监测与预测就是在地铁施工的过程中通过测量仪器对周
围的土体以及建筑物的位移等进行实时测量控制，对后续阶段的施工变形做出预测，同时为后续开挖和支护提出合理建议，确保安全施工。

2.地铁车站监测数据的获取
2.1.地铁工程变形监测的主要内容
对基坑进行监测的主要目的是对基坑周围的围护结构以及环境进行监测，同
时及时反馈监测的信息，然后根据监测数据进行对比分析，做出预警。

地铁的开
挖方式不同，所需要的监测项目也会有所差别。

地铁主要是由车站和地铁区间组成，在地铁区间，检测项目有：桩体竖向位移、水平位移、收敛值、构筑物以及
地下管线的水平位移及沉降、横撑轴力、基础水平位移、不均匀沉降、水位标高
及孔压。

2.2.地铁工程各项目监测方法
2.2.1空间位移监测
空间位移的监测主要包含水平位移、竖向位移、倾斜位移3个方面。

目前，
在条件较好的区域可以通过利用电子全站仪、GPS、无棱镜电子全站仪等实现3
项监测内容的一体化、动态化和实时化监测。

水平位移监测通常是对基坑的围护
体系进行监测，应根据实际情况合理选择监测方法，其中可选择的方法包含GPS、交会测量、导线、视准线等。

GPS测量法水平位移测量的精度较高，能够实现全
天候全自动监测。

交会测量的方法监测费用较低，不需要特殊的仪器，但其监测
的精度以及可靠性相对而言更低。

2.2.2竖向位移监测竖向位移监测需要贯穿于整个施工全过程，通常在基坑
开挖之前就已经开始监测，直到沉降基本停止。

通过进行竖向位移监测能够掌握
地面的移动以及变形规律，然后根据变形情况做出预报并提出合理的防治措施。

竖向位移监测的仪器通常选用水准仪，可以选择附合水准路线和闭合水准路线两
种测量方式。

2.2.3倾斜监测
倾斜监测是在围护体内安装测斜管，通过此来反映出基坑围护结构以及土体
的变形规律，对施工速率进行指导，从而达到保障临近结构物的安全的目的。

2.2.4裂缝监测
通过裂缝监测能够对裂缝对结构物影响的大小做出判断。

对裂缝的监测主要
包括裂缝的走向、位置、长、宽、深等参数。

对裂缝的测量可以采用千分尺或游
标卡尺来直接测量；也可应用摄像机沿着基准线设置比照尺连同裂缝一起摄像，
然后再将所拍摄的图像输入计算机中，对裂缝进行分析计算。

此外，还可以应用
裂缝测宽仪与测缝传感器来对裂缝进行测量。

2.2.5土压力监测
通过对围护体系侧向压力变化进行监测，能够确保围护体系稳定。

土压力的监测主要是应用土压力计。

3.预防城市轨道交通暗挖隧道塌方的措施建议
3.1重视设计
3.1.1准确的地质勘查
准确的地质勘查可以降低因设计选线或不合理设计方案而导致塌方情况出现的机率。

城市轨道交通暗挖隧道是典型的地质环境工程，地质环境条件是控制地下环境工程安全的首要关键因素。

坍塌的形成与地质环境的优劣联系紧密，恶劣的地质环境条件会直接造成坍塌，而地质勘查的科学性、准确度，对于防止隧洞的坍塌又起着举足轻重的作用。

在部分工程项目中，因勘探费用、勘探技术和方法等原因，地质勘查工作较粗略，难以提供详细的地质学资料作为准确的设计依据，给暗挖隧道设计方案乃至后续施工造成了影响。

因此，做好细致合理的地质学勘测工作十分必要，为设计阶段的支护设计提供依据。

建议根据准确的地勘报告，在工程设计时做好最优预测的选线工作，编制基于地质条件的设计方案或措施，从而使专项设计对塌方的预防具有针对性。

3.1.2合理的暗挖专项设计
（1）选线设计在了解隧道洞区的宏观地理背景、结构特点、地质地貌特征及较详尽地质资料的情况下，分析隧道区内的活断层、富水带、超高应力分布状况，做出科学合理的隧道线体设计。

在设计选线时，应尽量躲避大断层、富水和高应力集中区域，这样既能保证施工时的安全性，又可防止因地质条件恶劣、支护过多造成施工投入的加大，从而在设计选线阶段为预防塌方创造条件。

（2）支护参数设计在隧洞支护设置过程中应做好支护基本参数的设计，选择既安全高效又节约费用的支护基本参数。

如果支撑参数选取范围较为保守，将增加施工投资，反之支护参数选取范围过小，则支撑围岩结构自稳能力将不够，甚至可能由
于支护强度的不足导致须通过改变支护措施而造成地应力的又一次重新分配，增大塌方的风险。

3.2地下水处理
地下水是引起塌方的一个重要因素，因其影响的危害主要体现在围岩软化、泥化、溶解、膨胀等，若对地下水处理不当，将导致地层结构完整性和强度明显下降。

地下水对地下暗挖工程施工安全的最大威胁是洞室内出现不可控的涌水。

通过降(排)水、注浆止水、堵漏等方式处理地下水，能够增强围岩的自稳力，在预防流沙、突水、突泥等情况时，可遵循“以堵为主、以降为辅”的原则。

上述塌方事故案例皆为地下水破坏土体稳定结构而使掌子面失稳引起的塌方。

3.3信息化施工
（1）监控量测施工监测能够及时了解岩层的变动状况，通过对各种监测数据的收集，可以发现并分析岩层的变动数值和变化趋势，并作为施工是否安全的判断依据。

为了控制风险，通过监测数据，在速率变化和累积沉降等方面进行监控，若出现沉降苗头适时发出预警提示；当风险事件出现后，也能够利用监测数据确定或判断事件性质和责任。

（2）超前地质预报超前地质预报在暗挖隧道施工中是一项行之有效的措施。

从前述案例中可以发现，城市轨道交通的塌方，部分是由于遇到了不明地下涌水所导致。

这种地下涌水大多是现况管线的渗漏水，特别是年代久远的废旧管线，在施工开挖时易出现突然涌流进而引发塌方事故。

因此，通过超前地质预报，可以通过岩层的含水量变动及时发现问题，并提前根据开挖的实际情况采取加密注浆等措施，降低地下水影响的风险。

3.4重视事故先兆
地下暗挖工程项目建设中，尤其是在疏松的土质地层中进行开挖，岩层的应力改变是有过程性的，虽然该变化过程可能持续时间短，但若能较早发现会有一定的补救时间。

根据上述区间联络通道事故，当工程出现冻土开挖异常变软后，若能及时封堵掌子面，则有足够时间进行补救而避免事故；在基坑坍塌案例中，如果对地面裂缝、监测偏移值和位移速率等给予足够的重视，则有时间进行应急
处置。

因此，地下工程施工时，对开挖土层的变化应予以足够重视，抓住变化的先兆，以免错过处理的最佳时机。

参考文献
[1]郝建平,王道淮,庞霞,王贵平,徐志润,吉鑫.城市轨道交通运行线路上盖开发的施工安全风险及管控措施探析[J].建筑施工,2021,43(12):2554-2557.。