城市軌道交通施工安全監(jiān)控措施研究1.引言城市軌道交通作為城市公共交通的骨干，其建設(shè)規(guī)模與速度隨城市化進程加速而顯著提升。然而，軌道交通施工多處于城市建成區(qū)，面臨地質(zhì)條件復(fù)雜（如軟土、巖溶）、周邊環(huán)境敏感（緊鄰既有建筑、地下管線）、施工工法多樣（盾構(gòu)、基坑、暗挖）等多重挑戰(zhàn)，施工安全風(fēng)險極高。據(jù)統(tǒng)計，近年來國內(nèi)軌道交通施工事故中，因監(jiān)控不到位導(dǎo)致的坍塌、沉降等事故占比達30%以上。因此，構(gòu)建科學(xué)、高效的施工安全監(jiān)控體系，實現(xiàn)風(fēng)險的“早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早處置”，是保障工程安全的核心環(huán)節(jié)。本文基于軌道交通施工特點，從體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、預(yù)警機制、案例分析等維度，系統(tǒng)研究施工安全監(jiān)控措施，旨在為工程實踐提供理論支撐與實用參考。2.城市軌道交通施工安全監(jiān)控體系架構(gòu)安全監(jiān)控體系是監(jiān)控措施的頂層設(shè)計，需兼顧組織協(xié)同與技術(shù)集成，形成“責(zé)任明確、流程規(guī)范、數(shù)據(jù)驅(qū)動”的閉環(huán)管理模式。2.1組織架構(gòu)：多方協(xié)同的責(zé)任體系軌道交通施工安全監(jiān)控涉及建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位、第三方監(jiān)測單位四大主體，其職責(zé)分工如下：建設(shè)單位：統(tǒng)籌監(jiān)控工作，委托第三方監(jiān)測，審核監(jiān)控方案，協(xié)調(diào)各方資源；施工單位：負責(zé)施工過程自檢（如基坑支護結(jié)構(gòu)變形、盾構(gòu)機參數(shù)監(jiān)測），落實預(yù)警響應(yīng)措施；監(jiān)理單位：監(jiān)督施工單位自檢與第三方監(jiān)測的執(zhí)行情況，驗證監(jiān)控數(shù)據(jù)真實性；第三方監(jiān)測單位：獨立開展周邊環(huán)境（如建筑物沉降、地下管線變形）與關(guān)鍵結(jié)構(gòu)（如基坑圍護墻、盾構(gòu)隧道管片）的監(jiān)測，提交監(jiān)測報告并預(yù)警。通過明確各方責(zé)任，避免“重施工、輕監(jiān)控”的管理漏洞，確保監(jiān)控工作的獨立性與有效性。2.2技術(shù)架構(gòu)：全生命周期的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)架構(gòu)以“感知-傳輸-處理-應(yīng)用”為主線，整合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實現(xiàn)施工安全狀態(tài)的實時感知與智能分析（見圖1）。2.2.1感知層：多源數(shù)據(jù)采集感知層是監(jiān)控體系的“神經(jīng)末梢”，通過各類傳感器實現(xiàn)地質(zhì)條件、施工狀態(tài)、周邊環(huán)境的量化感知：地質(zhì)監(jiān)測：采用地質(zhì)雷達、鉆孔電視探測地下溶洞、斷層等不良地質(zhì)；結(jié)構(gòu)監(jiān)測：用應(yīng)變片、鋼筋計監(jiān)測基坑圍護墻應(yīng)力、盾構(gòu)管片環(huán)向拉力；環(huán)境監(jiān)測：通過GPS、全站儀監(jiān)測周邊建筑物沉降、傾斜，用振動傳感器監(jiān)測施工振動對周邊的影響；設(shè)備監(jiān)測：在盾構(gòu)機、起重機等設(shè)備上安裝溫度、振動傳感器，監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)。2.2.2傳輸層：高效數(shù)據(jù)傳輸傳輸層采用5G、LoRa、光纖等技術(shù)，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸。其中，5G用于大容量、低延遲的視頻與盾構(gòu)機參數(shù)傳輸；LoRa用于低功耗、廣覆蓋的周邊環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸；光纖用于關(guān)鍵結(jié)構(gòu)（如基坑支護）的高精度數(shù)據(jù)傳輸。2.2.3數(shù)據(jù)層：海量數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)層通過云平臺+數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、清洗與融合。例如，采用時空數(shù)據(jù)庫存儲監(jiān)測點的位置與時間序列數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)清洗剔除傳感器漂移、干擾等異常數(shù)據(jù)；通過多源數(shù)據(jù)融合（如將地質(zhì)數(shù)據(jù)與施工數(shù)據(jù)結(jié)合），提升數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性與價值。2.2.4應(yīng)用層：智能分析與決策應(yīng)用層基于數(shù)據(jù)層提供的信息，實現(xiàn)狀態(tài)評估、風(fēng)險預(yù)警、決策支持三大功能：狀態(tài)評估：通過BIM模型整合監(jiān)測數(shù)據(jù)，直觀展示基坑、隧道等結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)；風(fēng)險預(yù)警：利用機器學(xué)習(xí)算法（如LSTM、隨機森林）分析數(shù)據(jù)趨勢，預(yù)測風(fēng)險發(fā)展；決策支持：根據(jù)預(yù)警等級提供針對性處置建議（如調(diào)整盾構(gòu)機推力、增加基坑支撐）。3.城市軌道交通施工關(guān)鍵監(jiān)控技術(shù)3.1地質(zhì)與周邊環(huán)境監(jiān)控：風(fēng)險源識別3.1.1不良地質(zhì)監(jiān)測地質(zhì)雷達：通過發(fā)射高頻電磁波，接收地下介質(zhì)的反射信號，識別溶洞、孤石等不良地質(zhì)，分辨率可達0.1米；鉆孔電視：將攝像頭放入鉆孔，實時拍攝孔壁圖像，直觀判斷巖層完整性與地下水情況。3.1.2周邊環(huán)境監(jiān)測建筑物沉降監(jiān)測：采用GPS或全站儀，監(jiān)測建筑物基礎(chǔ)沉降，預(yù)警閾值參考《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB____），如沉降速率超過3mm/天需發(fā)出預(yù)警；地下管線監(jiān)測：用光纖光柵傳感器（FBG）監(jiān)測管線的變形，其精度可達1με（微應(yīng)變），能及時發(fā)現(xiàn)管線斷裂風(fēng)險。3.2施工過程監(jiān)控：動態(tài)風(fēng)險管控3.2.1基坑工程監(jiān)控圍護墻變形監(jiān)測：用測斜儀監(jiān)測圍護墻的水平位移，預(yù)警閾值為圍護墻深度的0.3%~0.5%（如10米深圍護墻，水平位移超過30~50mm需預(yù)警）；支撐軸力監(jiān)測：用軸力計監(jiān)測鋼支撐或混凝土支撐的應(yīng)力，避免支撐因超載破壞。3.2.2盾構(gòu)施工監(jiān)控盾構(gòu)機參數(shù)監(jiān)測：實時監(jiān)控盾構(gòu)機的推力、扭矩、土壓、注漿量等參數(shù)，如土壓波動超過±0.1MPa，可能導(dǎo)致地表沉降或坍塌；管片質(zhì)量監(jiān)測：用激光掃描儀監(jiān)測管片拼裝的錯臺與間隙，錯臺超過5mm需調(diào)整拼裝工藝，避免管片開裂。3.3人員與設(shè)備監(jiān)控：人為風(fēng)險防范人員定位：采用UWB（超寬帶）技術(shù)，實現(xiàn)施工人員的實時定位，精度可達0.3米，避免人員進入危險區(qū)域（如未支護的基坑）；設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測：在起重機、電焊機等設(shè)備上安裝振動、溫度傳感器，監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，如電機溫度超過120℃需停機檢查，防止設(shè)備故障引發(fā)事故。4.風(fēng)險預(yù)警機制：從“被動應(yīng)對”到“主動預(yù)防”4.1預(yù)警指標(biāo)體系：量化風(fēng)險閾值預(yù)警指標(biāo)需結(jié)合規(guī)范要求、工程經(jīng)驗、數(shù)值模擬確定，涵蓋變形、應(yīng)力、環(huán)境三大類（見表1）。指標(biāo)類型具體指標(biāo)預(yù)警閾值（參考）規(guī)范依據(jù)變形指標(biāo)基坑圍護墻水平位移>0.5%×墻深GB____周邊建筑物沉降速率>3mm/天GB____應(yīng)力指標(biāo)鋼支撐軸力>80%×設(shè)計軸力工程設(shè)計文件盾構(gòu)管片環(huán)向拉力>70%×設(shè)計拉力GB____環(huán)境指標(biāo)施工振動速度>0.5cm/s（緊鄰建筑）GB/T____4.2預(yù)警等級與響應(yīng)：分級處置根據(jù)風(fēng)險嚴重程度，將預(yù)警分為藍色（一般）、黃色（較重）、橙色（嚴重）、紅色（特別嚴重）四級，對應(yīng)不同的響應(yīng)措施（見表2）。預(yù)警等級風(fēng)險描述響應(yīng)措施藍色監(jiān)測數(shù)據(jù)接近閾值加強監(jiān)測頻率（如從1天1次改為1天2次）黃色監(jiān)測數(shù)據(jù)達到閾值停止危險區(qū)域施工，分析原因橙色監(jiān)測數(shù)據(jù)超過閾值啟動應(yīng)急預(yù)案，疏散人員，采取加固措施紅色出現(xiàn)坍塌、滲漏等事故立即停止全部施工，報告有關(guān)部門，組織救援4.3預(yù)警流程：閉環(huán)管理預(yù)警流程需實現(xiàn)“數(shù)據(jù)采集-分析判斷-預(yù)警發(fā)布-處置反饋”的閉環(huán)（見圖2）：1.數(shù)據(jù)采集：感知層傳感器實時采集數(shù)據(jù)，傳輸至云平臺；2.分析判斷：應(yīng)用層軟件對數(shù)據(jù)進行趨勢分析（如采用移動平均法判斷沉降速率），對比預(yù)警閾值；3.預(yù)警發(fā)布：通過短信、APP、現(xiàn)場報警器向相關(guān)人員發(fā)布預(yù)警信息；4.處置反饋：施工單位落實處置措施后，將結(jié)果反饋至監(jiān)控系統(tǒng)，更新監(jiān)測數(shù)據(jù)。5.工程案例分析：某地鐵基坑施工安全監(jiān)控5.1工程概況某地鐵車站基坑工程，深度20米，采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐支護體系，周邊50米內(nèi)有3棟6層居民樓。5.2監(jiān)控措施地質(zhì)監(jiān)測：用地質(zhì)雷達探測到基坑底部有一處直徑2米的溶洞，采用注漿填充處理；結(jié)構(gòu)監(jiān)測：在地下連續(xù)墻安裝測斜儀，監(jiān)測水平位移；在鋼支撐安裝軸力計，監(jiān)測軸力；環(huán)境監(jiān)測：用GPS監(jiān)測周邊居民樓沉降，用振動傳感器監(jiān)測基坑爆破振動；人員監(jiān)控：采用UWB定位系統(tǒng)，限制非施工人員進入基坑。5.3預(yù)警與處置施工過程中，測斜儀監(jiān)測到地下連續(xù)墻水平位移達到45mm（預(yù)警閾值為50mm），系統(tǒng)發(fā)出黃色預(yù)警。施工單位立即停止基坑開挖，分析原因發(fā)現(xiàn)是支撐軸力不足。隨后增加一道鋼支撐，調(diào)整開挖順序（改為分層分段開挖），監(jiān)測數(shù)據(jù)逐漸穩(wěn)定，避免了圍護墻坍塌事故。6.優(yōu)化策略：提升監(jiān)控效能的路徑6.1技術(shù)優(yōu)化：融合AI與數(shù)字孿生AI預(yù)測：采用機器學(xué)習(xí)算法（如CNN-LSTM）分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，預(yù)測風(fēng)險發(fā)展趨勢，實現(xiàn)“預(yù)測性預(yù)警”；數(shù)字孿生：構(gòu)建基坑、隧道的數(shù)字孿生模型，實時同步監(jiān)測數(shù)據(jù)，直觀展示結(jié)構(gòu)狀態(tài)，輔助決策。6.2管理優(yōu)化：完善責(zé)任與考核機制終身責(zé)任制：將監(jiān)控責(zé)任納入施工單位與監(jiān)理單位的終身責(zé)任清單，避免“重進度、輕安全”；考核激勵：對監(jiān)控工作成效顯著的單位給予獎勵，對未落實監(jiān)控措施的單位進行處罰。6.3標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化：健全監(jiān)控規(guī)范體系修訂規(guī)范：結(jié)合新技術(shù)（如5G、AI）的應(yīng)用，修訂《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，完善預(yù)警指標(biāo)與流程；地方標(biāo)準(zhǔn)：針對不同城市的地質(zhì)條件（如上海軟土、北京砂土），制定地方監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，提高針對性。7.結(jié)論城市軌道交通施工安全監(jiān)控是保障工程安全的“生命線”，需構(gòu)建“組織協(xié)同、技術(shù)集成、預(yù)警閉環(huán)”的監(jiān)控體系。通過多源數(shù)據(jù)感知、智能分析預(yù)警、分級響應(yīng)處置，實現(xiàn)風(fēng)險的主動預(yù)防。工程案例表明，科學(xué)的監(jiān)控措施能有效避免事故發(fā)生，降低工程損失。未來，隨著AI、數(shù)字孿生等技術(shù)的進一步應(yīng)用，監(jiān)控體系將向“智能化、預(yù)測化、可視化”方向發(fā)展，為城市軌道交通施工安全提供更有力的保障。參考文獻[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（GB____）[S].北京:中國建筑工業(yè)