接施工安全监测控制体系概述

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作者：杨开武单位：北京工业大学机电工程学院

随着地下交通工程的不断飞速发展，地下工程施工中的各类安全监测工作日益重要，针对既有交通工程的监控朝自动化控制方向发展，尤其是新旧结构的对接施工，除了新结构施工本身对原有结构产生一定影响之外，还存在对接施工必须对原有结构进行破坏的影响，双重影响作用，使得整个施工过程中的安全监控工作显得更为重要，尤其是安全监测工作的时效性与准确性更为突出。文献针对自动化安全监测自动控制在地下工程穿越既有交通结构工程中的应用进行了研究，但新旧结构对接施工的安全监测未见相关研究，对接施工与一般的下穿工程的特点与难点存在区别，特别是需要对既有结构进行破坏，其破坏过程中的安全监控量测至关重要。笔者根据实际新旧结构对接施工中的安全监测自动控制工程进行了研究，为新旧结构对接工程积累经验，对类似工程一定的现实意义。

1工程概况

某拟建地铁车站与既有地铁车站呈T形换乘。车站总长222.3m，总宽22.7m。车站主体结构分为南段（长89.95m）、北段（长85.55m）。南北两端为地下双层双柱三跨结构，与中间段相连部分为单层箱形结构，中间段为两个单层马蹄形单洞断面，由两个联络通道相连（图略）既有车站南北换乘通道位于城市主要干道两侧，长度分别为195m和143m，均为平顶直墙和直墙拱断面结构。拟建车站与既有车站站厅层对接口处的结构采用单跨平顶直墙结构断面，结构净空尺寸为6600mm(宽)×2450mm(高)，南北换乘通道与既有结构拱墙开口尺寸为9600mm(宽)×3450mm(高)。

2安全控制要求

2.1关键点分析新旧结构对接施工应对原有结构的侧墙进行破除，破口处位于边拱结构的下方，既有结构破除使得结构体的内部应力变化，将引起结构发生变形，并且当变形量过快或超过允许值将发生安全事故。本工程既有结构为运营中的地下轨道交通重要线桥隧工程路，对接施工过程中要求保持正常运营状态，结合本工程实际情况，要求在对接口破除施工期间，对既有结构的拱顶进行变形监测，本工程的拱顶变形的安全监测要求较高，控制允许值为0.5mm，并且利用自动化监控技术，实现安全监测自动控制的目的。

2.2安全监控技术

2.2.1设备精度精度是测量工作中一个很重要的控制指数，它是精密度与准确度的统一，对于测量设备往往首先要求精密度适用于工程。本工程安全监测要求控制允许值为0.5mm，所以，应选用精度较高的仪器设备，要求仪器设备的精度应达到0.02mm的要求。一般的常规仪器设备精度满足不了要求，因此应用自动化仪器设备。

2.2.2时效性本工程既有结构为运营中的地下轨道交通重要线路，对接施工过程中要求保持正常运营状态，对运营期间的安全监测数据反馈要求较高。要求应用自动化技术，实现安全数据即时反馈，根据监测反馈信息，做好信息化施工，有效实施安全控制，当处于紧急状态下，各方可以做出及时应对措施。

2.2.3监测体系根据本工程的特点，结合安全监控的技术要求等，监测仪器设备采用精度为0.02mm数显百分表，通过连杆将百分表布置于拱顶位置，对拱顶变形进行监测。自动化技术采用无线传输技术，给每一个传感器设定一个无线传输模块，通过软件实现无线传输，将数显结果直接传输至电脑。

2.3监控流程根据工程实际经验与相关规范规程要求制定警戒控制标准F，进行三级预警管理。设定：F=实测值/安全控制标准值。Ⅲ级管理：F<0.7时，视为安全，正常持续监测工作。Ⅱ级管理：0.7<F<0.8时，为预警状态，要引起注意，加强观测，通知甲方、施工方、管理部门等相关单位。Ⅰ级管理：F＞0.8时，为报警状态，立即通知各相关参建单位，加强监测工作。当达到Ⅰ级管理时，应启动应急预案，采取必要的加强监测措施。管理控制流程（图略）

3监测结果及分析

3.1测点布置测点布置应减少对既有结构的使用影响，在对接开口墙施工中心对称处布设监测点，拱顶纵向在开洞两侧1倍洞径范围内进行布设测点，并不涉及既有车站内占地红线之外的空间。根据现场实际情况有效调节监测点，共布设拱顶变形监测点11个，测点布置（图略）

3.2监测结果南对接口施工自2009年5月20开始施工，破除施工于7月26日完成，北对接口施工自2009年6月20日开始施工，破除施工于7月27日完成，自动化监测工作持续一周。监测工作期间的监测结果为：南对接口拱顶沉降累计最大值为-0.17mm；北对接口拱顶沉降累计最大值为-0.16mm；拱顶变形小于控制允许值的35%。对接口破除施工完成根据监测反馈数据，结合现场工程需要，自动化监测工作终止。

3.3结果分析根据历时曲线对对接口破除施工中的既有结构拱顶变形进行分析。自动化监测数据正确反映了对接口破除施工过程中即有结构的变形状态，起到了安全监控的作用，南北对接口破除施工过程中，南北对接口施工过程拱顶的监测变形趋势一致，对即有结构拱顶发生一定的变化，仅小于控制允许值的35%，施工过程中的监测数据变化比较平缓，未发生突变现象。在整个对接口破除施工后期发生的变形较施工前期明显，施工完成一周之后，监测数据表现整体趋势稳定。

4结语

（1）自动化技术在地下交通工程新旧结构对接口施工安全监测工作中意义重大，体现了自身高精度、时效快等的优势；（2）自动化技术监测结果为：南北对接口拱顶沉降累计最大值为-0.17mm，拱顶变形小于控制允许值的35%，施工过程中就有结构状态安全。