摘要：第三方監測的目的是為業主提供及時可靠的信息用以評定地鐵施工對周圍環境的影響。并對可能發生的危及環境安全的隱患或事故提供及時、準確的預報，使有關各方有時間作出反應，避免事故的發生，對導致監測范圍內建（構）筑物等對象遭破壞界定責任時，為其提供科學的數據和報告。本文從深圳地鐵2號線的監測實例闡明了第三監測的主要技術方法，可供同類項目的相關技術人員參考。
　　關鍵詞：基準點，沉降觀測，裂縫觀測，地下水位監測，監測數據分析
　　一、工程概況
　　深圳地鐵2號線東延線工程起于世界之窗站北端（2號線首期工程終點），止于新秀站及站后折返線。線路大致走向為：自2號線首期工程開始向東北方向延伸。下穿歡樂谷，經華僑城、安托山后沿僑香路行進。經蓮花路、新洲路至深南大道東行，經福田中心區、中心公園至華強北。從荔枝公園轉入深南路，沿途設大劇院站、東門南站，黃貝嶺站、最后達到終點新秀站及站后折返線。停車場設置在后海西部通道口岸西側，與首期工程的招商東路站接軌。2號線東延線線路全長約20.65km，東延線共設車站17座（其中換乘站7座），并在后海設置停車場1座。
　　二、第三方監測的范圍和內容
　　（1）監測范圍：站線結構外緣兩側30米范圍內的地下、地面建（構）筑物、管線、地面及道路等。
　　（2）監測內容：地面建（構）筑物沉降、傾斜和裂縫、道路、地表及管線的沉降，地下水位變化等。
　　三、監測點的布設與觀測技術
　　1、基準點布設
　　每個測區（以車站為中心）至少布設有3個穩定可靠的水準基準點，以測定和檢驗工作基點的穩定性，或直接作為測量監測點的起算點。
　　水準基點的標石埋設在變形區以外的基巖層或原狀土層中，可利用業主提供的測量控制網中的控制點，也可利用穩固的建筑物、構筑物，設立墻上水準點。當受到條件限制時，也可在變形區內埋設深層金屬管水準基準點。
　　工作基點應選設在靠近觀測目標且便于聯測觀測點的比較穩定的位置，工作基點的標石可采用在原狀土層中埋設混凝土普通水準標石，也可在穩定的永久性建筑物墻體或基礎上設置。
　　各類水準基準點應避開交通干道、地下管線、倉庫堆棧、水源地、河岸、松軟填土、滑坡地段、機器振動區以及其它能使標石、標志易于腐蝕和破壞的地點。
　　標石、標志埋設后，應達到穩定后方可進行觀測，穩定期一般不應少于15天。
　　2、沉降變形點布設
　　2.1建筑物沉降監測點布設：
　　沉降變形點一般布設在能控制建（構）筑物沉降與傾斜的位置（如：建筑物的四角、大轉角處、建筑物裂縫和沉降縫兩側），以及較長建筑物形體變化的位置。變形點埋設在建（構）筑物的豎向結構上，每棟布設4～6點，密集的多層建筑可適時減少布點數量。
　　標志應穩固、明顯，結構合理，不影響建（構）筑物的美觀和使用；點位應避開障礙物，便于觀測和長期保存。對于建筑物外墻表面有較厚裝飾物的，可在地下室的相應位置布設沉降觀測點，沒有地下室的，可在室內相應位置布設。標志采用“L”型不銹鋼筋，建筑物沉降監測點布設示意圖如右下圖：
　　對于利用由土建承包商負責布設的監測點，測量專業技術人員應到現場檢查沉降觀測點是否符合測量作業要求，位置和高度是否便于以后觀測，是否便于長期保存，并提請業主要求施工單位對沉降觀測點進行保護，不準撞擊沉降觀測點，不得在沉降觀測點上放置重物，禁止任何破壞沉降觀測點的行為。
　　沉降觀測點應統一編號，建筑物監測點的點號前綴為JZ，隨施工進度的發展逐漸布設，有些沉降觀測點會因為各種原因被破壞，從而失去觀測價值，因此需要不斷對沉降觀測點位進行維護，沉降觀測點位的選擇和保護對沉降觀測工作的連續性和正確性至關重要。如觀測點在施工過程中遭到破壞，應盡快在原位置處或盡量靠近原測點處補設，以保證觀測數據的連續性。
　　2.2地表道路沉降變形點的布設：
　　原則上沿隧道中心線平均50米布設，重要道路（如：深南大道等大型主干道）30～40米，遇到橫交道路或立交橋梁，應布設橫斷面測點，一般5～7個測點。地鐵結構邊緣30米以內線路兩側與建筑物中間的廣場地表應布設適量地表沉降觀測點。車站出入口邊緣線30米范圍內的道路、地表、建筑物等亦應布設測點，點號由“L”+道路名稱的拼音聲母+序號組成。
　　2.3管線沉降變形點的布設：
　　根據地下管線圖和管道兩接頭之間局部傾斜值的控制標準布設測點，分清煤氣、供水、電力、污水等管道性質，一般沿管道走向40～50米布設，重要的管道按30米布設。測點位置與標志埋設要能反映出管道的沉降變化。交通繁忙的道路應注意不影響交通，以保證人身、設備安全為原則。
　　管線監測點的編號應區分管線類別，點號命名原則如下：
　　管線監測點的編號組成為“G”+管線類別代碼+序號。管線類別代碼為“Y”——雨水，“W”——污水，“D”——電訊，“L”——電力，“R”——燃氣，“J”——給水，“X”——箱涵。
　　①對于埋設較深的管線，用不銹鋼導桿導至距地面0.3米，外套“PVC”管保護，然后砌觀測井，并蓋井蓋；
　　②對于埋深較淺的管線，可直接在管線上布點，砌觀測井，蓋井蓋；
　　③對于不便施工的鑄鐵管、鋼管、砼管等管線，可用探桿打入地下至管頂，用混泥土將探桿固定在探孔內，上端為突出地面0.5mm的球面；
　　3、建、構筑物傾斜監測點的布設及觀測
　　3.1地下管線傾斜觀測
　　地下管線兩接頭之間局部的傾斜值，采用測量管線兩接頭間的距離和相對沉降量間接確定。
　　3.2建筑物主體傾斜觀測
　　離基坑邊（隧道中線）距離小于1/3倍基坑深度且層高在2層以上的建筑物均應進行建筑物主體傾斜觀測。
　　建筑物主體傾斜觀測，應測定建筑物頂部相對于底部或各層間上層相對于下層的水平位移與高差，分別計算整體或分層的傾斜度、傾斜方向和傾斜速度。對具有剛性建筑物的整體傾斜，也可通過測量基礎的相對沉降進行驗證。
　　建筑物主體傾斜觀測,根據不同的觀測條件和要求可以采用不同的觀測方法，根據本工程的實際情況，采用激光鉛直儀觀測法或投點法進行觀測。
　　A投點法
　　（1）布點
　　①觀測點：在建筑物主體沿線路施工一側頂部和底部豎直線上對應布設一組測點（上下各一點），必要時進行分層傾斜觀測，在建筑物主體各分層部位、底部上下同一豎直線上對應布置測點。觀測點標志采用埋入式照準標志。
　　②測站點：在與照準目標中心連線呈接近正交的方向線上，采用帶“十字”標志的鋼筋打入地下作為測站點。測站點距離距照準目標1.5～2.0倍目標高度。
　　（2）觀測
　　①用經檢定合格的鋼尺或全站儀測定頂部和底部兩點之間（各層與底部測點之間）的高差。
　　②采用全站儀按投點法進行觀測。每次觀測都必須在同一個測站點設站。觀測時，在底部觀測點位置設置量測設施（如水平讀數尺），按正倒鏡法測出每對上下觀測點標志間的水平位移分量，按矢量相加法求得水平位移值（傾斜量）和位移方向（傾斜方向）。
　　③根據水平位移與高差求得其傾斜度、傾斜方向和傾斜速度。
　　B激光鉛直儀觀測法
　　在建筑物外墻地面監測點位處安置激光鉛垂儀，進行嚴格對中、整平，接通電源，啟動激光器發射鉛垂激光束，作為鉛垂基準線。先在基底地面，通過發射望遠鏡調焦，使激光束會聚成紅色耀目光斑，投射到繪有坐標網的接收靶上，量取建筑物基底主墻到接收靶紅色光斑的垂直距離D1。然后在建筑物外墻的頂部，用同樣的方法，量取外墻頂部到接收靶紅色光斑的垂直距離D2，以上、下兩個距離的差值作為初始值，以后，在同一監測點量取上、下兩點的距離，其差值與初始值進行比較，就可測出上下兩點在該段時間內相對位移量，相對位移量除以上下之間高差，即可得到該建筑物在該段時間內的傾斜率。
　　如果外墻上、下部在同一垂直線上，那么初始值就可以看作該建筑物上部和下部的初始絕對位移量，其計算得出的傾斜率就是初始絕對傾斜率。
　　4、裂縫觀測
　　通過對建（構）筑物的裂縫調查，對主要的或變化大的裂縫應進行觀測，并進行現狀攝影及形狀描述，建立建筑物的裂縫狀況檔案。裂縫觀測應定期測定建筑物上的裂縫分布位置，裂縫的走向、長度、寬度及其變化程度。
　　對需要觀測的裂縫進行統一編號，每條裂縫兩側布設2～3組觀測標志，至少裂縫最寬處和裂縫末端各布設一組。每組標志由裂縫兩側各一個標志組成。
　　采用游標卡尺量出標志間距離求得裂縫變位值，裂縫寬度數據量取至0.1mm。
　　5、地下水位監測
　　所布測點要能掌握全線在地鐵開挖期間地下水位變化情況。車站上測孔布設在基坑外側靠近（構）筑物的附近，一般布設3~4組。在區間隧道的測孔沿線路兩側高大及重要建筑物前布設。
　　地下水位觀測井結構采用DN70PVC管，進水段加工成進水花管并外包鐵絲網和紗網；觀測井成井直徑為130mm，孔壁與進水管之間填充園礫，地面以下1米用粘土填實；井口采用磚砌圍護并加蓋上鎖。
　　水位觀測采用水位計，施工前連續觀測三次自然水位作為地下水位的初始值。
　　從水準基點出發，測量水位測井管頂端標高，然后用水位計量取井管頂到地下水面的深度，從而求得地下水位標高，比較每次標高變化即可知地下水位升降情況。
　　四、監測數據分析及預警
　　監測數據分析主要根據成果表數據來判斷建（構）筑物是否處于安全穩定的狀態。一般當實際變形值達到最大允許變形值的80%時，須向相關單位發出預警；當達到最大變形允許值時，應發出報警，當首次報警后，若測點以較大的速率繼續下沉變形，視情況繼續加大監測頻率。
　　監測數據分析主要可以從以下幾個方面進行。
　　①從成果表中數據判斷工程安全性
　　每次分析數據時，首先應關注系統中出現超警戒值的測點，其次應關注本期變化量與變形速率較大的點。正常情況下，基坑中累計變形量小于24mm，變形速率小于1mm/d。
　　②從變形速率曲線圖和累計變化量曲線圖上判斷工程安全性
　　變形速率：指單位時間內的變化量。變形速率的理想狀態是速率為零，但由于受施工的各種因素影響，變形速率一般不為零。當變形速率趨勢呈現趨于零（即平衡位置）時，監測點的狀態較好，變形速率曲線圖連續出現穩定、增大的情況時，應及時分析原因，并上報地鐵建設各方。
　　累計變化量：反映監測點在一個時間段內總的變化情況。總體而言，累計變化量值較小，監測點狀態較好。累計變化量達到一定值（一般是警戒值）后，應結合變形速率曲線圖分析工程的變化情況，查找引起變形的原因。
　　③變形速率曲線圖和累計變化量曲線圖突點分析
　　由于外界因素的對工程的影響，在變形速率曲線圖和累計變化曲線圖上經常會出現一些突變點。對于突變點產生的原因一般有以下幾種：一是測量錯誤，可以通過復測手段來檢驗；二是工程施工中一些特殊原因引起，比如重型機械，局部降水，可以根據監測時間與施工狀況分析原因；三是工程安全出現險情的前兆。對于前兩種情況，連續監測時會呈現穩定狀態或減小的趨勢，第三種情況監測數據會連續增大，甚至加劇，此時應立即采取措施。
　　④結合工程地質情況與監測數據分析工程安全性
　　總體而言，圍護樁、連續墻的變化情況與樁墻體入巖深度有直接關系，當樁體入巖深度較深，巖層狀況較好時，樁體的底部段（巖層段）的變化情況一般較小，整個樁體的變形情況與土體開挖、支護結構的施工情況是緊密相聯的，從變形曲線圖上也能看出各支護結構的受力情況。當樁體入巖深度較淺，甚至未入巖時，樁墻體變形曲線圖一般較明顯，基點選擇不當，會出現與工程施工不符的曲線圖形（往往是測斜曲線圖出現踢腳現象），當曲線圖與施工工況嚴重不符時應分析工程施工是否有異常情況以及監測方法的合理性。
　　⑤各監測項目綜合分析判斷工程安全性
　　工程施工中出現險情一般有：周邊建筑物不均勻沉降與上浮、連續墻體出現明顯滲漏、基坑底部出現沙涌、支撐出現嚴重變形、樁墻體出現明顯變形、基坑周邊場地出現明顯裂縫等。
　　⑥根據數理統計技術進行變形分析與預測
　　工程建筑物的空間特性和動態變化是變形監測和分析的主要內容。其方法是選定某些特征點，對其周期性地進行重復觀測，通過數據處理，研究被監測點群的沉降、水平位移等隨時間變化規律，尋找一種能夠較好反映數據變化規律的函數關系，對下一階段的監測數據進行預測，預測監測點可能出現的最大位移值或應力值，以預測建筑物和結構的安全狀況，評價施工方法。
　　五、結束語
　　第三方監測數據與施工監測數據相比具有獨立性，因而更具公正性與科學性。但第三方監測工作不是孤立的，這就要求監測人員應善于處理與地鐵建設各方的關系，要及時從施工單位獲取施工工況，并與施工監測一起布設適量的重合監測點，以便進行數據校核，與施工監測數據進行關聯分析。
　　監測數據應及時匯報給業主、施工單位、施工監理。信息反饋通過互聯網以電子郵件或專用信息系統的形式發布給相關單位，為施工管理提供科學依據。
　　
　　參考文獻：
　　（1）《地下鐵道、輕軌交通工程測量規范》GB50308-1999；
　　（2）《建筑變形測量規程》JGJ8—2007；
　　（3）《工程測量規范》GB50026-2007；
　　（4）《城市地下水動態觀測規程》CJJ/76-98；
　　（5）《變形監測數據處理》，黃聲亨，尹暉，蔣征，武漢大學出版社，2003.