一、地铁监测重难点

结合对2号线一期工程设计的综合分析，围绕工后状态监测实施的全过程，包括基准网的建立，数据的采集、传输，到监测数据信息的反馈报送、监测过程中各种预警事务及风险事件的跟踪处置，直至成果的移交，为确保各项工作的有效开展、各个阶段的无缝链接，我们需要重点针对工后状态监测实施过程中的重点和难点，加以分析和重点跟进，拟定出具有针对性的监测设计与实施方案、质量服务保障措施和配套的项目组织及资源，全面优质地实现本项目的监测目标。

1.文物区段的监测及巡视工作

本工程涉及的敏感区为丰宁寺和莲峰书院两处市级文物保护单位。

（1）概况 

丰宁寺始建于明，清代经康熙五十六年(1717)和嘉庆、同治及民初年间等多次重修，规模颇大。主体建筑由山门、钟鼓楼、前殿、中殿、香亭及后殿组成。建筑物除钟鼓楼、香亭为卷棚歇山顶外，余均硬山顶并配以马鞍式封火山墙，各殿面宽和进深均三间，通面宽13．28米，总面积约750平方米。今寺内原有的“四大金刚”、“观音”、“十八罗汉”、“韦驮”、“准提佛母”、“关帝”、“十皇”和“三宝佛”等造像及寺内器具已无存，唯建筑物旧貌依然。 

莲峰书院位于石湾区莲子岗丰宁寺侧，是保存为完好的一间规模较大的古代建筑，莲峰书院始建于清初，由康熙年间最后一任南海知县宋玮召集七堡士绅捐资修建作为七堡内五十四个村庄子弟的封建科举的教育场所。据《南海显志》记载：“莲峰书院在魁岗堡。

（2）保护区划   

1）丰宁寺 

位于石湾镇中路，始建于明，清至民国时期多次重修。主体建筑由山门、钟鼓楼、前殿、中殿、香亭和后殿组成，总面积750 m2，沿中轴线由南向北排列，并依地势渐次升高，建筑恢弘，巍峨壮丽。建筑构架为抬梁与穿斗式混合结构，硬山顶马鞍式封火山墙，与城区常见的锅耳式封火山墙迥然不同，为另一种建筑风格。 

保护范围：南至镇中路，包含建筑及其院落范围。保护范围为1080.5m2。

建设控制地带：东至保护范围约120m，西南到镇中路道路中线，北距文物保护范围25m，占地面积11639.09m2。   

2）莲峰书院 

莲峰书院位于丰宁寺侧，建于清康熙五十七年，嘉庆二十年增建魁星楼，为石湾七堡乡绅捐建为“倡兴文运七堡会课之所”故又称“七堡莲峰书院”，后未七堡乡绅议事所，光绪十年设七堡团练局，为当时石湾政治、军事、经济和文化中枢。原建筑由山门、香亭、正殿和魁星楼组成，建筑面积645 m2，今正殿已无存。 

 保护范围：南至镇中路，西接丰宁寺，并将东侧原有历史格局范围纳入。保护范围为3763.15m2。 建设控制地带：东至保护范围约8-20m，西南到镇中路道路中线，南至六巷，北距文物保护范围35m，占地面积7661.88m2。   

（3）线路与文物保护单位关系 

  丰宁寺与莲峰书院的建设控制地带保护范围重合。 

  线路AK32+288~ AK32+403以隧道穿越丰宁寺建筑控制地带，穿越长度约115m，距文物保护范围8m，距丰宁寺建筑10m，工程穿越段隧道埋深26~28m。

（4）影响分析 

工程穿越文物保护单位建设控制地带，隧道埋深在26~28m，采用盾构法施工，可有效控制施工引起的地面沉降，对文物建筑结构影响较小。 

  工程建成运营后，列车车轮与钢轨间产生撞击振动，经轨枕、道床传至隧道顶，再传递至地面，从而可能对周围环境产生振动影响。

2.水位地质复杂地段现场监测及巡视工作

地下水位的在压缩层范围内发生变化时，就会对建筑物的稳定性造成极大的影响。地下水文在压缩范围内上升，会导致地基土软化，使得地基土压缩性增大，硬度降低，这时建筑物会出现较大下沉或变形破坏现象。变形破坏现象的发生还有可能是地下水位的突然下沉或是土质的不均匀造成的，地下水位在压缩范围内下降会导致岩土自重应力增加，引起地基基土的附加沉降。

岩土体的地理性质分为岩土物理和水理两种其水理性质即是岩土体与地下水相互作用而产生的各种性质。当地下水作用于岩土体时其岩土的强度和形状则会发生一定的改变从而影响到建筑物的稳定性。

地下水引起的岩土工程危害

（1）地下水位下降引起的岩土工程危害  

导致地下水位降低的原因是多方面的，但是主要由于人为因素造成，例如修建水库拦截下游地下水的补给、过度集中大量抽取地下水、上游筑坝以及矿床疏干等。人为因素导致地下水下降幅度过大，会引起一系列的环境问题，如诱发地裂、地面塌陷、地面沉降、恶化水质等，而且会进一步破坏岩土体稳定特性，影响建筑物的稳定性，给人们的居住生活环境带来了巨大的潜在威胁。   

（2）潜水位上升引起的岩土工程危害  

潜水位上升会对岩土工程造成较为不良的影响，如引起土壤沼泽化；增加了地下水对建筑物的腐蚀性；导致岩土体滑移、崩塌；降低岩土体强度，破坏岩土体结构；引起粉细砂及粉土饱和液化等现象。因此，在实际勘察工作中，需要全面深入看待潜水位上升引起的系列岩土工程危害，防范于未然。  

 （3）地下水位频繁升降引起的岩土工程危害  

  地下水的升降频繁变化会导致膨胀性岩土发生不均匀的胀缩变形。当地下水升降变化频繁，这不但会引起岩土膨胀收缩变形活动的频繁变动，而且还会导致岩土膨胀收缩幅度脱离常态变动范围，导致地裂形成，进而对建筑物，尤其是轻型建筑物造成致命破坏。由于地下水的频繁交替变动，会逐渐淋失土层中的铁、铝成分，造成土质松散，含水量孔隙比扩大，压缩模量、承载力下降，这对后续的工程基础处理及选择会产生较大的麻烦。

3.沿线存在不良地质条件

本工程沿线均有不同程度的填土层、砂层且沿线地下水极为丰富，这对地铁工程而言，属于非常不利的地质条件。对于类似的复杂地质条件，应在监测过程中针对性开展总结该类岩土体在施工工后变形规律，并加强分析，不断丰富完善该种地质条件下施工工后周边岩土体及自身支护体系的变形控制。

场区存在地下水，这对明挖基坑、盾构区间而言均为不良地质条件。明挖基坑，如砂卵石层的地下水疏干效果不好会造成桩间土失稳，而该层颗粒胶结弱，透水性强，力学性质较差，易在开挖影响下造成松散和坍塌，也可能会在地下水的渗透作用下产生潜蚀，造成流砂、坍塌现象。对于区间隧道盾构隧道长距离主要穿越有水砂、卵石地层也是技术难点，因此区间地质条件相对不利，易受施工工后扰动，将变形标准严格的周边环境控制在允许范围内难度较大。

对于地铁施工工后过程中遇到的不良地质条件，对工后状态监测的实施造成一定影响。一方面对监测点埋设的要求更为严格（以地表、管线监测点为例，较厚的填土层对其监测点的埋设深度要求其能够深达反映实际待测对象的稳定地层且达到冻土线以下），需要结合地面表层的结构进行布置相应的监测点。另一方面也对监测实施过程中监测数据所反映出的岩土体变形特性的分析造成影响，尤其是局部、小范围的不良地质区段。因为通过监测数据的客观反映，才能归纳类似地层条件对施工工后干扰的敏感程度，进一步探寻工程对岩土体、自身支护体系以及周边环境的相互作用机理，才能达到数据信息及时反馈并指导运营阶段保护措施，但局部的不良地质条件、小区域力学性质较差的区段，尤其是位于繁华城区，结合施工工后措施的局限性，往往加大对变形控制的难度，并延迟对监测反馈和指导的实效作用，使施工工后、工后、运营期的监测的动态结合、动态调整受到限制。

4.沿线环境风险集中

本线路大部位于城市繁华路段，市政道路及路下敷设管线分布密集，建（构）筑物众多，道路下分布多条市政带压管线，风险范围较大，构成了连续穿越风险群的复杂条件，对于施工工后控制具有一定的难度，也对风险监测提出了更高的要求。

需要重点说明的是，本线路（或）包含明挖法、盾构法不同的环境状态对地铁工程施工工后提出的要求也不同，施工工后所需要采取的方案和措施也需要随之进行调整，而不同的工法对周边环境产生的影响范围、强度和变形规律也存在差异，因此，其复杂的环境条件直接决定了监测的项目、对象、技术方法的多变性，也造成了本工程监测需要根据现场条件灵活采用多种监测手段进行实施。

5.面对不同类型结构物状态的监测

（1）明挖车站

一般地铁工程明（盖）挖法车站主体基坑及部分盾构井开挖深度较大，可能属于深大基坑，相对于浅基坑而言，围护结构的变形幅度更大，工后控制也增加了一定难度，工后形变值较大，对于地下水位的影响、周边土体的横向位移及深层水平位移影响较为突出，因此，工作此区段的状态监测应重点关注水平位移的累积变化情况。

（2）盾构区间

盾构区间工后过程中（尤其是始发、到达期间），应随着盾构推进及时监测刀盘前方和盾尾后方一定范围内的地表及管线等周边环境监测，因此监测过程中必须注意盾构法与明（盖）挖法、暗挖法工点在时效性上的不同，在盾构施工工后后的隧道区间的收敛现象加强、加密监测。

6.变形控制网稳定性监测

2号线路总长约 32.4km，其中地下段 25.3km，高架段 6.4km，过渡段 0.7km，线路较长，变形监测控制网是取得可靠变形数据的关键基础，而建立稳定的基点是保证变形控制网安全稳定的基本保证。

基点的选位是沿线各车站、区间的关键，由于本工程线路较大、规模巨大且工期长，从保证观测基点基本不变性的角度，除基点应达到相对稳定的岩土层或经确认沉降基本为零的既有建筑物外，与观测对象必须保持足够的距离，故基点应首选在场地地块之外。然而，本工程场地规模的巨大、线路总长32.4km，场地范围以内及周边可能陆续建造主体、附属结构并分期规划多个项目，基点的选位不仅涉及本场地建设期间的长期稳定，还应规避邻近工程地基变形引发基点附加沉降的影响。

因此，若考虑将基点设置在场地及沿线附近范围内，将不可避免受到一定干扰，进而影响整个变形控制网的稳定，若将基点设置在距离场区较远的范围，基点的埋设需要得到场地相关部门的许可，且长期稳定性很难保证，基点的保护难度极大。

有鉴于此，无论是考虑本工程主体、多个附属结构先后施工可能产生的相互影响问题，还是各监测项目本身信息化施工和设计验证的需要，选择合适的基点位置并保证其长期有效则影响本工程开展的关键问题，需要综合考虑。

另外工期较长，很容易发生对各类监测点或装置的损坏，造成监测数据的缺失间断，对工程的安全风险管控造成盲区和空白，给相关工作造成损失，因此对于变形控制网的长期稳定、各类监测点的长期有效及保护都应严格执行相应的规章制度，确保监测工作的基础保障在制度管理和过程的监督上卓有成效。

二、应对措施

1.建立正确的监测理念

监测信息的变化是反映监测目标体的综合变形轨迹，其变化规律具有显著的非线性、模糊性和不确定性等特点，因此监测工作不是简单的现场测试，而是集现场监测、现场巡视、岩土工程分析评价、风险管理、综合评估等多专业集成的持续管控理念，实时动态掌控工程变形信息，敏锐扑捉监测和巡视中的异常现象，快速进行综合分析和评价，及时进行信息反馈和预警处置，准确有效判断工程的安全风险状态，确保监控信息绿色畅通。

2.构建完善的质量保障体系

针对佛山市地铁2号线一期工程，构建全面的质量保障体系，目标明确、职责清晰、措施合理、制度完善，保障体系涵盖了监测设计、实施，强化了监测实施过程中各个环节对质量的控制和保障，建立了层级分工明确的审核和审查制度，制定了严格的检查和管理规定，奉行“执行前先交底、核实后再确定”的严谨工作程序，确保各项工作的开展流畅有序，力争打造质量可靠的品质工程。

3.建立专业的监测项目管理团队

有效的地铁工程工后状态监测工作必须充分了解工程的设计及施工工后特点，我公司能够较为深入的认识工程地质条件，并明确结构设计的本质及其在施工工后不同阶段、不同工序和工艺对结构受力、变形的控制影响，充分认识并领会结构体系的设计及施工工后特点；通过承担其他线别的地铁工后状态监测任务，与项目参建各方形成有力的工作协作配合关系，可以保持高效、充分沟通，熟练实施监测、巡视及安全风险咨询管理，能够随时响应现场条件的变化，确保各项保护措施的现场落地。

为了有效开展本项目安全风险监测工作，我公司高度重视本工程的工后状态监测工作，并将设立风险咨询服务部，由岩土工程、地下工程、工程测量等专业技术人员组成，专业结构齐全，经验丰富，同时由公司总工、副总工组成我公司的工后状态监测项目部的专家技术顾问组，在本项目监测过程中参与技术指导和咨询服务，并由北京地铁多条线路监测的团队全程参与本工程的工后状态监测工作。确保团队组织专业齐全，设备先进，全程有效开展相关监测、风险评估及预警处置工作。

基于多专业融合的项目管理队伍，公司主管领导构成的顾问团队，深刻认识结构体系的特点，丰富监测内容，整合团队优势，打造优质服务和精品工程。

4.建立稳定的变形观测控制网

充分发挥我公司在周边开展类似工程建立的观测控制网，以目前既有工程深埋基点为基础，充分评估其长期稳定性。在以施工工后单位埋设的深埋基点为控制点的基础上，结合既有深埋基点，与现场工作基点、变形点共同组成稳定的变形观测控制网，多重保障本工程基准控制网的长期稳定。

5.建立规范的监测安设手册及监测点保护制度

我公司长期开展监测工作，对于各类型监测仪器设备的安设，形成了一套完整的作业指导书，图文细致详尽阐述了仪器设备的安设方法及步骤，安设要点及注意事项。本工程将在既有指导书的基础上，补充监测点安设时机的有关要求，提出结合施工工后状态，充分考虑其安设时机及工程节点，进一步明确并有力执行监测点的规范安设对后期监测稳定的基本保障措施。如现场监测点安设及后期保护需要（本工程由施工工后单位承担监测点安设及保护主体责任），相关监测安设及监测点保护制度将可用于工程各车站、区间，并提供现场安设技术指导。

另外，我公司长期形成了整套有效的监测点保护和管理制度，及时发现和识别人为破坏现象，对监测点（传感器及配套设备、辅材等）建立醒目的标示，同相关参建单位建立有效的沟通机制，全面有效的保护监测点成活率。同时，我公司建立了不同破坏类型的仪器数据修复技术，将对破坏点数据进行有效修正，最大程度地降低监测点破坏对数据不连续的影响。

6.非接触测量等非常规监测手段的投入和应用

目前在地铁工后状态监测过程中，对道路地表进行监测仍主要采用常规的水准测量方法。水准测量方法是传统的沉降监测技术，是目前国内外地面沉降测量中最主要也是最基本的方法，该方法具有精度高、成果可靠、操作简便等优点，但水准测量方法自动化程度低、效率低，特别是进行道路地表沉降监测时需要进行封路措施，并需要监测人员到达监测点才能进行，不仅对路面交通正常运行带来极大影响，也对作业人员自身安全带来极大威胁等特点。

近年来随着轨道交通建设量的加大，涉及到穿越既有高速路、城市快速路等情况越来越多，由于高速路、城市快速路车流量大、车速快，造成监测人员无法上路进行沉降变形监测，因而其在穿越过程中道路安全就无法得到保障。基于上述原因，结合佛山市地铁2号线一期工程工程02合同段工后状态监测过程中穿越的城市环路的变形监测需求，针对行车量较大的道路（将根据具体的工后状态监测设计要求，对拟实施监测采用测量机器人或三维激光扫描技术进行道路的沉降变形监测。

三维激光扫描测量技术是测绘领域一项新兴的测量方法，它利用三维激光扫描仪获取被测量物体的表面各点的空间三维坐标，然后用这些点的坐标数据重构出被测量的物体的三维模型，是一种高精度的全自动测量技术。三维激光扫描技术被誉为是继GPS之后的又一项测绘新技术，近些年已经在测绘领域迅速的普及开来。以前的测量方式（包括以水准仪、全站仪等为主要仪器的传统测量技术和GPS 测量技术）全部是单点采集数据，获取的是单点数据，而三维激光扫描仪在测量时不需要棱镜和水准尺等合作目标，可以高自动化、快速、精确、大面积的获取被测量物体表面密集点的三维坐标数据，即测量结果是表示实体特征的“点云”数据（Point Clouds），从而使传统的“点测量”方式变成了“形测量”方式。

三维激光扫描技术具有如下优点：自动化程度高、获取数据速度快、精度高、能全天候工作；测量结果为数字化结果，容易储存、传输、处理等。它的工作时不断获取空间点的三维坐标的过程，通过由无数个空间点所组成的点云图来表达三维扫描测量系统对被测物体的精确测量结果。

佛山市地铁2号线一期工程工后状态监测工程，我们将适时研究利用三维激光扫描采用非接触测量模式进行本合同段上述无法实施上路监测的环路路面沉降变形监测。

7.加强监测信息采集、处理及反馈的及时有效性

监测信息的采集、处理及反馈是工后状态监测工作流畅性、有效性的直接体现，也是工后状态监测动态管理的关键所在。合理有序的开展工后状态监测，其监测数据信息不仅作为工程验证，也不仅为工程资料完整性服务，而是切实将工程施工工后的风险性以一定的监测手段，获取定量指标、定性描述的综合呈现，并紧密结合工程施工工后，指导工程施工工后。

因此，工后状态监测实施的过程中，我们充分注意监测信息从采集、处理，到传递、反馈的程序性和时效性，并严格执行监测信息的客观独立的基本要求，实现第一手监测数据即时上传信息平台的功能，并对监测数据、巡视信息、预警信息实行全方位、多角度的跟踪处理，确保工后状态监测的实施质量与效率先进、技术与执行到位，充分发挥工后状态监测有序、规范的管理，为北京地铁建设的安全风险管理提供安全保障。

8.充分重视现场监测和巡视监测的有机结合

监测过程中，充分重视巡视监测的重要性，项目部将配备具有丰富的工程勘察、岩土、结构等经验的专业人员开展现场巡视监测工作，建立完整的巡视监测工作记录，及时识别工程在施工工后出现的各种异常现象，并能结合监测数据信及时分析和判断异常现象的形成原因、可能的发展情况，全面掌控工程自身及其周边的安全风险现象。

对于线路范围内存在的上述不良地质区段及可能遇到的其他区段，在正式开展工后状态监测之前仔细分析沿线的工程地质条件和水文地质条件，评估可能发生的主要地质工程问题，在施工工后关键时期和区段内加强综合变形监测和现场巡视工作，根据沿线影响区段的建（构）筑物、地面等变形情况综合分析，必要时对地面开展以探地雷达方法为主的不良地质探测工作。

9.加强安全风险综合咨询和分析评估

有效的安全风险监测工作必须充分了解建设场地的工程地质条件对工程围护结构的影响，我公司充分认识勘察、设计、工后状态监测多专业的融合和相辅相成，能够较为深入的认识工程结构设计的本质及其在施工工后结构受力、变形，在深入分析的基础上，预测工程工后可能发生的风险情况，据此制定针对性监测实施方案，掌控风险关键，加强风险监测和趋势研判，真正做到风险管理工作前移，制定充分的风险控制措施。

通过同类及类似工程经验，我公司在承担的监测工作中建立了一套针对性较强的监测及巡视手段，将监测数据与工程施工工后情况结合分析，将监测、巡视结果及时反馈至相关单位，视工程具体情况适时加密现场监测和巡视频率，为工后和安全风险决策提供参考依据，切实起到最大限度规避风险的作用。

10.加强与参建各方的联系机制

协助建设单位建立参见各方的风险监控管理工作组织机构，在施工工后，针对安全风险监控管理体系运行中的各项工作，根据建设单位的要求进行组织管理，指派专人与参建各方建立长期固定的沟通机制，负责跟踪、完善工后状态监测管理与咨询模式下的风险准确预判、隐患及时消除、问题有效处置和事务有序处理，切实实现安全风险管理工作与过程控制的动态调整和完善。