工程监测是保证城市轨道交通工程建设安全的必要手段，在我国城市轨道交通行业发展初期，关于城市轨道交通工程监测管理的法律法规及相关文件就明确建设单位应当委托具有相应资质的单位进行第三方监测，同时第三方监测并不取代施工单位自己开展的必要的施工监测，施工单位在施工过程中仍应进行必要的施工监测。第三方监测是指监测单位受建设单位委托，按照合同及标准规范要求，对工程支护结构、主体结构关键部位及重要周边环境等进行的监测工作，其主要作用是为建设单位风险监控预警、险情处置、事故分析以及工后评估提供服务，为监理单位核实及验证施工监测数据提供服务，为客观公正处理建设单位与工程周边环境产权人或管理单位的争议提供基础数据。

一、三号线工程监测管理概况

在佛山市轨道交通三号线工程建设过程中，建设单位工程管理部直接负责整个工程监测工作的管理，监测总体、第三方监测及监理单位作为监测现场管理层并受工程管理部监管，第三方监测单位及施工监测单位为现场监测工作的主要实施方。安全风险管控平台的归口管理部门为安全质量部，工程监测管理模式大致如图6.1所示，现场安全监测控制程序示意图如图6.2所示。

为加强佛山市城市轨道交通工程监测管理规范化、标准化，使监测工作有效保障轨道交通建设的安全生产，制定了《工程监测管理办法》。该管理办法主要内容有：

（1）明确建设单位、监测总体、设计单位、第三方监测单位、监理单位、施工单位及施工监测单位在工程监测中所承担的具体职责。

（2）对监测总体、第三方监测单位、施工监测单位的单位准入资质做出明确要求，同时对上述单位及监理单位配备的监测管理人员资格提出要求。

图6.1　佛山地铁三号线工程监测管理模式示意图

图6.2　现场安全监测控制程序示意图

（3）要求监测单位做好日常监测工作的人员及仪器管理工作，做好人员报审、考勤、培训、变更以及仪器进场、报审、使用等工作，同时对监测方案管理、监测点管理及监测信息报送提出明确要求。

（4）制定监测预警、消警制度，明确了预警分类、等级、预警发送、响应措施及消警流程。

（5）对停测、监测安全管理、资料管理、会议管理、监测单位制度建设等做出明确要求。

（6）制定对监测单位的考核管理制度等。

佛山地铁三号线工程同时委托独立监测单位承担监测总体工作，由监测总体牵头统一协调全线监测工作的开展及管理工作，解决全线各标段监测管理尺度、监测实施方法不统一等问题，为监测标准化管理提供了渠道。

二、监测技术重点

（一）监测项目

1.工程自身结构

根据《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911—2013）的规定，结合佛山市城市轨道交通三号线工程的实际情况，在三号线工程建设过程中涉及的主要工程自身结构监测项目如表6.1所示。

表6.1　工程自身结构监测项目统计表

2.周边环境

佛山市城市轨道交通三号线工程建设过程中涉及的周边环境监测项目如表6.2所示。

表6.2　周边环境监测项目统计表

（二）监测点布设技术要求

1.基准点布设

（1）水准基点选择在施工影响范围外进行布设，保证埋设稳固，数量不少于3个，埋设形式可分为埋桩式水准基点和墙脚水准基点。

（2）水平位移基准点埋设于施工影响范围外，分为埋桩式和观测式，可埋设于稳定建筑物顶部，数量不少于4个。基准点通常采用角钢材质三角架形式布设，安装整平钢板及强制对中螺栓。工作基点采用观测墩形式布设在基坑边相对稳定地方。

2.监测点布设

（1）支护桩（墙）体水平位移埋设时，直接绑扎或设置抱箍将测斜管固定在钢筋笼上，钢筋笼入槽（孔）后，水下浇筑混凝土。布设时用自攻螺丝将连接管连接牢固，并用密封胶、防水胶带、透明胶带对连接处进行严格密封，用铁丝以不大于1.5 m的间距绑扎，保证测斜管顺直牢固。下孔时保证测槽垂直基坑边缘，下到一定位置后对测斜管注满清水并将管口密封完成下孔，待桩头破除时及时对测斜管进行接长至冠梁上并套上PVC管进行保护。

（2）支撑轴力：振弦式钢筋计安装时，将连接杆和已断开的钢筋焊在一起，采用两侧焊的方式，避免偏心受力不均匀，焊接时将钢筋应力计用湿手巾包裹，且边焊边浇水，避免温度过高损坏仪器，之后将电缆线用PVC套管保护并接至冠梁面，采用定制箱汇总保护。钢支撑轴力计安装时，在轴力计与钢围檩及钢支撑之间须加焊钢板，增大受力面积。

（3）支护结构顶部水平位移与竖向位移可采用共点形式，直接将预埋件布设于冠梁或挡墙上，另外水平位移监测点也可采用L形小棱镜的方式布设。

（4）立柱沉降监测点布设时，在支撑立柱的顶部直接焊接加工件即可。

（5）地表监测点埋设时在地表钻孔，然后埋入半圆头钢筋，钢筋埋入地下原状土长度不得少于0.5 m，由套管保护至地面，套管四周用水泥砂浆填实固牢。

（6）隧道沉降点一般采用直接埋设标志法，收敛监测点采用反射片或收敛计。

（7）建（构）筑物测点根据不同监测对象采用不同的埋点形式，框架、砖混结构对象采用钻孔埋入L形标志测点，钢结构对象采用焊接式测点，特殊装修较好的对象采用隐蔽式测点形式，如采用条形码等。

（8）管线监测点布设分为直接法和间接法两种形式，其中直接法即开挖至管线顶表面，将露出的管线接头或闸门开关等凸出部位或粘贴金属物作为测点，或者由扁铁做成抱箍固定在管线上，抱箍上焊一测杆作为测点。对于无法开挖的情况，采用间接法布设，在其管线邻近地表开孔后，埋入钢筋作为测点，在钢筋底部焊接钢板以增大接触面积，之后用净砂填实。

（9）地下水位监测点布设过程分为成孔、井管加工、井管放置、回填砾料、洗井五步，水位孔布设完成后在附近设置醒目标识，并对水位孔设置保护墩与保护套（铁板），墩均喷涂黑黄间隔色，以作明显标示。

3.监测方法

1）沉降监测

采用精密水准测量方法，监测时通过测得各测点与基准点高差ΔH，可得到各监测点的高程Δht，然后与上次测得高程进行比较，差值Δh即为该测点的沉降值。建议采用严密平差处理方法，以提高数据采集精度。

2）顶部水平位移

通常采用极坐标法方法进行观测，仪器设备使用全站仪及配套棱镜组，首先在基准点架设全站仪，测量起始方向到工作基点的水平角和基准点到工作基点的距离，通过计算得到工作基点坐标；量测各测点与工作基点的水平角和工作基点与各测点的距离，通过计算得到各测点的坐标值，得两次坐标差，再将坐标差转换至与基坑边缘垂直方向即可的顶部水平位移变化量。图6.3为极坐标法示意图。

图6.3　极坐标法示意图

式中：XA、YA为工作基点坐标；XP、YP为测点坐标；为工作基点至测点平距；为工作基点至测点方位角。(www.daowen.com)

3）支护结构体水平位移

采用测斜仪进行数据测试采集，采集时以孔底或孔顶为假设起算基准，以孔顶为起算基准时，则采用孔顶水平位移值作为测斜修正值进行计算。测试时采用带导轮的测斜探头按0.5 m点距由下往上逐点进行读数，采取0°、180°双向读取数据，之后根据相关计算原理对数据进行处理可得支护结构体水平位移量。

4）地下水位

采用电测水位计进行监测，假设读取孔口至水面的深度读数a，测得管口标高H，水位标高即为H-a，水位标高之差即是水位的变化数值。

5）支撑轴力

利用振弦式频率读数仪对轴力计或者钢筋计进行频率采集获得读数，然后利用各传感器的频率值计算其受力，其中钢支撑轴力计算公式如下：

式中：Ks为轴力计的标定系数（kN/Hz2）；fi为本次频率值（Hz）；f0为初始频率值（Hz）；Ts为轴力计的温度修正系数（kN/°C）；Ti为轴力计的本次测试温度值（°C）；T0为轴力计的初始测试温度值（°C）。

混凝土支撑轴力计算如下：

然后根据支撑中混凝土与钢筋应变协调的假定，可得计算公式：

式中：F为混凝土支撑受力（kN）；Fg为钢筋计受力（kN）；As为钢筋截面积（m2）；Ag为钢筋计截面积（m2）；Ac为支撑混凝土截面积（m2）；fi为钢筋计的本次频率（Hz）；f0为钢筋计的初始频率（Hz）；K为钢筋计的标定系数[kN/（Hz2·m2）]。

三、监测工作需重点关注的问题

（一）基准点问题

（1）基准点数量不满足检核要求。一般选取3个以上水准基点容易做到，但水平位移监测基准点需要满足4个以上的要求相对较难实现。若基坑位于地势空旷的场地内，则常常因周边稳定建筑物数量较少，无法选取合适的建构筑物顶部进行基准点布设，而布设于地势较低的位置时又容易形成通视问题，易受场地围蔽、树木遮挡等原因导致无法通视。若基坑位于建构筑物较多的城区，虽然基准点布设位置的选择更多，但常因房屋产权人阻挠等问题导致无法顺利完成基准点布设工作。对于上述问题，首先在有条件的情况下利用线路既有地面控制网作为基准点，对于视线遮挡问题必须由施工方采取围蔽开口、对树木修剪等方法进行解决，必要情况下加强与房屋产权人的协商沟通，确保基准点数量及位置满足规范及实际监测要求。

（2）基准点点位选取不合理。例如部分工点将水准基点布设于浅基础的房屋墙脚，或者基点埋桩深度不足，造成基准点在监测过程中发生沉降变形，导致监测数据失真的现象。又例如水平位移监测基准网构网不合理，相邻导线边存在长短边，导致基准网复测数据精度不足，无法真正检核基准点的稳定性。

（二）监测设计问题

部分施工设计图中对于监测设计的内容考虑不全面。例如深基坑工程中支撑轴力、中立柱监测点与其他类型监测项目未在同一监测断面；又如监测断面布设于基坑变形较小的阴角处，而变形风险较大的基坑阳角及变截面处反而未布设监测断面，未能对工程结构特征部位的变形进行监控量测。

（三）监测点质量问题

部分施工监测单位对监测点布设要求认识不足，往往造成按照自己的习惯进行监测点布设，导致监测点布设质量不满足要求，例如：

（1）如钢筋计焊接时，未用湿巾包裹钢筋计，导致高温损坏仪器；又或者未采用PVC管保护电缆线，电缆线未用定制箱汇总保护，导致轴力监测点无法获取读数而失效。

（2）用于地表及管线沉降监测点布设的钢筋头未打磨，导致水准监测数据不稳定，并对水准尺造成损害。部分施工监测单位为节省成本，钻孔未打穿路面硬化层，钢筋未埋入原状土0.5 m以上，导致监测点无法真实反映地层及管线真实变形情况。

（3）地下水位孔孔深不足，在钻孔布设时未严格按照要求洗管导致堵孔，花管长度不足，导致水位孔深度不足，地下水位监测失效，无法真实反映地下水位升降情况。

（4）测斜管安装埋设时，连接管密封不严，导致水下混凝土浇筑时混凝土涌入管内，造成测斜管报废。测斜管绑扎不牢固，导致吊笼时测斜管松动，不仅易导致测槽方向偏离，同时可能造成安全事故。

（5）监测点布设没有按照设计要求并结合现场场地情况进行布设，或者监测点经常被机械碾压或者材料堆积覆盖，不能即时、有效、准确地测量数据。

（四）数据处理问题

（1）水准基点稳定性判断问题。部分监测单位对水准基准网复测时，未对基准网点的稳定性进行分析，附合差或闭合差限差的控制标准应用错误，不仅限差过大，且未对基准点之间的高差进行分析，导致无法及时发现已失稳基准点。

（2）测斜数据处理问题。在进行测斜数据处理时，通常默认管底稳定，以管底作为起算基准，从下至上推算测斜管变形情况。但是如果当测斜管底部位于软弱土层中或地连墙坑外底部注浆时，测斜管底通常不再稳定而发生变形，此时若仍然以管底作为起算基准，则会导致处理后的测斜数据失真，无法真实反映地连墙底部变形的事实，此时需要采用管口水平位移的监测数据作为修正值，对测斜数据进行修正，方能真实反映地连墙变形情况。

（3）支撑轴力数据处理问题。部分施工监测单位进行支撑轴力监测数据计算时，存在公式错误、K值等参数错误等问题，导致计算出的支撑轴力监测数据错误，甚至本应显示受压的支撑轴力因计算错误而导致表现为受拉状态，误导现场施工。该问题反映出部分施工监测单位技术水平不足，对监测计算原理掌握不足，导致监测技术质量问题频出。

（五）监测仪器问题

如果在监测过程中使用未检定或过检的仪器，甚至使用带病仪器进行监测作业，则会导致监测数据错误的问题，例如水准仪i角超限、测斜仪电缆线长度标称不准、全站仪测距精度不足等，都会导致监测数据不准确的情况。

（六）监测资料编制问题

施工监测内业资料编制存在不少问题，例如监测方案编制不合理，所表述的监测内容、监测频率、监测控制值、测点布设不满足设计图纸及规范要求；测点验收表内容不详尽，未表述所验收监测点位置、测点标识及成型情况；周边环境调查报告内容不详尽，无法全面识别周边环境风险等。

（七）监测日报等成果报告问题

监测日报提交不及时，未能及时反馈现场监测及巡视风险；监测日报等成果报告审核工作不严谨，或缺少审核环节。

四、监测工作建议

提炼三号线监测工作成功经验，分析过程管理中的不足，结合以上总结与多个城市地铁监测管理经验对比，提出以下建议：

（1）严控施工监测单位准入资格。第三方监测单位、监理单位、施工单位对预进场的施工监测单位资质、人员资格进行更严格审核，对于单位资质低、人员配置水平差、工作能力不满足作业需求的单位列入黑名单。

（2）强化施工单位内部管理机制。要求施工单位建立完善的监测管理制度，明确监测管理责任人，严格落实责任制度，做到“下至一线作业技术人员、上至项目经理”都具备强烈的监测安全意识。加强对监测工作重要性的宣贯，加强监测技术的交底培训，将交底培训工作深入到每一位现场作业工人。施工单位要强化对施工监测单位的管理工作，做好对施工监测的交底，落实对施工监测资料的审核制度，明确监测管理要求和奖惩制度。

（3）强化监理单位管理职能。监理单位对监测工作的管理常常流于形式化，未能发挥重点环节管控作用，例如：未进行隐蔽式监测点布设旁站，导致监测点布设质量差；监测资料审核不严谨，导致资料内容错误频处等等。所以必须强化监理单位对施工监测的管理职能，加大管理力度。

（4）做好培训交底及考核。在项目初期，第三方监测单位要对监理单位、施工单位及施工监测单位主要人员开展监测技术交底工作。同时施工单位要对施工监测单位所有参建人员进行监测技术交底并进行定期培训。第三方监测单位独立或协助建设单位定期对监理、施工单位、施工监测单位参与监测工作的管理人员及作业人员开展考核工作，对于考核不合格的人员要通过加强培训提升监测技术水平，对于监测技术水平确实太差的人员要坚决清理。

（5）制定明细化奖惩制度，对于监测工作重视程度不足、监测问题反复出现的施工单位进行一定的惩戒，反之，对于监测工作突出的单位进行一定的奖励。

（6）把控关键管理及施工工序，例如：对于监测设计问题，可在图纸会审或方案专家评审的时候进行整改；日常做好对隐蔽式监测点布设的关键点把控工作，等等。

（7）采用自动化监测等先进仪器、技术手段提升监测质量。

（8）建设单位应依据施工现场所反馈的监测管理存在的问题，不断完善监测相关管理办法与制度，优化监测工作程序，提高监测管理工作的效率与成效。

（9）各参建单位应协调联动，提高对监测工作的重视度与关注度，充分利用监测数据分析与监测单位的专业服务辅助现场的施工风险管控。