信息化监测新技术在地铁结构风险管控中的应用

韩 结

（南京市地铁交通设施保护办公室，江苏 南京 210000）

地铁充满了不确定性和复杂性，如果考虑不当不仅会影响地铁施工建设，还会严重影响地铁运营阶段的行车安全，会引起比较大的社会影响与经济损失。基于此，人们渐渐地意识到了需要用到动态的管理方式，用信息化监测技术全方位管理和监督工程投入、过程、质量与安全。

1 信息化监测技术重要性

信息化监测技术能够对结构工程中的各种构筑物、管线进行监督，包括地铁周围的地面道路、地下构筑物、地铁线路等，并将这些可靠的信息及时发给业主，帮助业主更加精准地评定作业中结构工程带给周围的影响，确保了工程整体安全性。除此之外，信息监测还能够提前准确地预报线路中可能会遇到的各种安全问题、环境事故，减少损失，避免恶性事故出现，进而为工程的有序作业、安全管理提供保障，是地铁作业过程中的重要技术。并且，该技术的使用还能够在地铁工程竣工后对工程整体进行检测，比如使用无损检测技术判断工程有没有缺陷、漏洞和问题，判断有无渗水、结构不稳定、坑槽。具体而言，信息化监测的重要性体现在以下四个方面：（1）监测资料和数据能够让业主更加客观与完整地了解到项目的质量程度和安全状态，掌握项目主体的安全要求和质量指标，从而保障项目能够按照预期的规划顺利建成。（2）监测资料和数据在合同纠纷的处理上同样也是很重要的参照依据，能够防止承包商提供假的数据和资料，防止承包商隐瞒工程的真实质量和安全状况[1]。（3）信息监测会对比监测得到的资料、数据以及提前录入的参数，在出现参数变化时发出报警，有效避免了安全事故，帮助工作人员提前了解到工程问题。（4）信息监测得到的资料和数据对于工程的专家组和设计人员来说，是重要且宝贵的经验。通过对这些资料数据的分析，可以让专家组和设计人员在未来设计工程中更加从容地处理各种问题。

2 风险控制中的地质雷达探测

地铁结构的作业中，一些地表会因为各种因素出现沉降现象。如果沉降十分明显且严重，那么信息化系统就会给出警报[2]。对于个别地段出现的严重坍塌现象，监测单位需要用到雷达探测这种手段全方位立体地扫描坍塌区间地表，及时、准确地发现问题，并第一时间采取措施，防止工程风险、工程问题。

2.1 操作地质雷达

由于施工中有部分区域出现沉降现象，并且部分区域的地表沉降十分明显，于是系统发出了警报。此时来到现场会发现现场的路面出现了坍塌问题。监测单位可以应用DETEC-TORDUO雷达做现场探测工作，获取区域的地下情况，得到的数据成为工程安全作业的关键和条件。某工程探测中，雷达总共探测了12条测线，累积长度1205m，总共面积648m2。利用得到的剖面图数据，用数据分析、数据处理技术得出总共有8条测量线路存在异常。雷达测试得到的数据总共包括两大部分内容，包括图像解释和数据处理。因为地下介质如同复杂滤波器，会在一定程度上吸收电磁波，介质本身的分布并不均匀，所以在最后接收这些电磁波的时候，波的振幅受到了影响，出现了较大的波形变化。除此之外，各种噪音同样也会歪曲和干扰最后的测量数据。对此，实践中一定要将接收信号的处理作为重要工作，不断完善和调整数据资料，以便在解释资料的时候能够拥有清晰图像、完整图像。处理数据实际上就是处理记录波形。比如在测量中，使用多次测得的平均数应对随机因素带给分析的负面干扰。操作中使用道间平均和道平均压制目的体本身的杂乱回波问题，有效改善了作业背景。用控制增益和时变增益的方式补偿受介质影响引起的杂波和能量衰减问题。滤波处理能够同时完成突出目的体和去除高频杂波的需求，在剖面探测中完成异常反射的识别，解释其地质条件。

2.2 雷达探测效果

用雷达探测得知，探测区域中有异常的土壤结构，这表示该区域有可能存在空洞现象。随后用特殊标记标识出现异常的实地区域。由于探测时间比较紧张，且地下存在复杂的管线，环境处于主干道交通线路，有着较大交通压力，所以探测难度很大。此时施工单位选择结合钻探得到的异常信号，判定是空洞信号。在实际钻探中了解到前面所提到的8条异常线路的确有5处有空洞、土质疏松问题。此时施工单位选择了用灌填混凝土与注浆等方法修复区域。地质雷达这种技术能够有效判定监测区域风险源，防止了道路坍塌带来的交通堵塞，避免了人员伤亡问题发生。

3 竣工后地铁结构检测

在工程结束以后，因为许多工程隐患和问题都是隐蔽性问题，用常规检测方法无法得知工程情况、隐患问题。此时就需要使用无损检测技术，搭配雷达监测，获得工程的结构问题，包括裂缝观测、隧道结构尺寸检测、结构密实度检测、钢筋的锈蚀应力检测等。除此之外，该技术还能够做变形缝、结构强度、差异沉降检测，在地铁车辆正式通车前，了解地铁是否存在问题。当然在正式通车以后，仍旧可以利用雷达监测技术和各种传感器实时观测地铁结构状况，如有问题第一时间通知工作人员，减少安全风险。

4 监测经验和建议

监测技术会用到很多的作业方式，需要用到各种各样的精密仪器，以及各种现代化的技术，包括现代化的通讯技术、地质雷达、自动化技术等。在这些高新技术的支持下，监测数据可靠且真实，能够有效反馈、及时提供各种可靠预报、可靠信息，为工程的合理施工提供帮助与指导。监测技术在地铁项目的作业中发挥着关键性作业，信息化监测手段提前控制了大部分工程本身可能会发生的风险与问题。

4.1 加强环境影像资料的调查

日常监测中施工前的环境影像原状调查意义非常突出，主要是对施工现场的地表、构筑物和各种周边建筑物的原状调查。在施工期间有必要进行周期性巡视、检查并对比这些影像资料，只有这样才能够及时、准确、直观地获取工程作业带给周围环境的变化与影响，第一时间了解工程问题，获取安全隐患条件。在处理纠纷的过程中，这些影像资料将会成为重要的数据资料。比如某地铁项目施工在作业中，原状调查发现，结构主体有比较明显的差异沉降，结构的表面出现了大量裂纹，根据我国的规定和标准，其结构已经十分危险。对此施工过程中，监测单位利用信息化监测技术对该结构做了重点监控。目前，该结构的墙体和地面接缝部位都有新裂缝，但整体状态比过去安全了许多，沉降问题得到了有效控制。要强调的是，在记录和调查周边环境的影像资料时，越详细、具体越好。对监测对象情况细致化的掌握与了解状态，对后续的现场巡视与现场检查来说作用突出。要合理选择监测手段，提前预判和掌握施工信息，以便用合理的对策防止事故发生。

4.2 加强基准点复测

平时监测中，监测单位偶尔会发现一些沉降基准点出现沉降问题。某工程中某高程基准点就出现了每月2mm的最大沉降，对此监测单位选择把高层基准放到了更稳定的建筑物基础，提高复测频率，确保了监测质量。要强调的是，选择基准点时候一定要合理确定。基准点必须选择容易联测、比较稳定的环境，假如没有基岩点，那么就要选择高层建筑结构，并用反复测试的方法分析其是否稳定。要合理使用并及时更新，确保数据足够有效与合理。

4.3 确保测点成活率和埋设质量达标

测量点的埋设成活率是监测中的重中之重。如果成活率较低，尤其是水位、测斜、渗压、土压、结构监测点问题，在后期想要替代和补救都是比较困难的。不连续的监测数据和监测密度不够都会影响到最后的监测质量，无法保障监测效果。埋设成活率关系到最后的监测成败。在支撑轴力计、水位管、测斜管埋设时，需要特别注意。在埋设土体测斜管和坑外水位管时为了减少对地下不了解管线的影响和破坏，钻孔作业前需要先用人工探孔的方式调查。为了减少安装测管时出现大浮力，就需要在测管下放前，用清水灌满整个管。因为安装完测管以后，测管的底部往往会出现很多的泥沙，为保障测孔深度，就需要用清水清洗孔。结束前面的活动后，使用管盖封住，以免异物进入，要确保测管有序进行。设置保护井保护管顶地面。为了避免堵塞住测斜管，安装测斜管前可以将工业盐灌注其中，结束安装后，使用水化开工业盐。焊接支撑钢筋时，使用水毛巾冷却焊接周围区域，焊接前后要做好钢筋计频率变化测量，如出现问题要更换。

4.4 保护监测点

地铁项目的作业期很长，不当的机械行走和土方开挖都会破坏到监测点和基准点，正因如此才要保护测点，这是保证监测顺利的关键。要将检查测点点位作为日常工作，假设发现保护设置和测试标志被破坏，就需要第一时间恢复，确保监测数据连贯性。参建的每一个单位都要做好信息互动，在多方配合下才能够有效保护监测点。保护水位孔、测斜孔时用砌井方式，支撑轴力导线要用到保护盒以免机械被工作人员损坏。

4.5 积极引入新方法新技术

使用信息化监测技术的时候，地质雷达和自动化监测都是非常重要的技术。使用自动化技术完成不间断监测，从而获取地铁结构的实时变化情况，为后续作业提供准确的实时数据。面对比较差的地质区域，要用地质雷达技术立体扫描区间地表，利用扫描结果、扫描数据获知问题，如有空洞则及时注浆填充，减少事故；对于重要结构要选用自动化技术，实时不间断监测；对于有紧急状况的区域，选择地质雷达进行扫描，保障项目安全。

5 结束语

信息技术带给社会的帮助是非常突出的，在现代社会中信息技术已经成为人们生活必不可少的助手，能够有效提升人们的生活品质、工作质量。地铁作为现代社会中的重要工具，要做好结构风险管理，就需要充分利用信息化监控手段，尤其是自动化技术和地质雷达，要在合适的条件下合理使用相关技术，保障项目质量和安全。