在标准段开挖到C04点所在位置之前,每天数据的变化范围和变化速率均在允许值范围内。其中测斜点C04、C05的每天最大变形值基本在2mm左右。2001年9月18日,地下墙开始出现明显的“踢脚”现象,但最大变形量仍然不超过5 mm/d。9月19日,测斜点C04、C05附近开挖到离基坑底1.8m时未出现明显异常;挖除最后的1.8m后,在9月20日测斜点CO4和C05的测斜的变化速率突然明显增大呈加速趋势,最大变形速率分别为16.58 mm/d、14.24mm/d。同时,在C04点附近的房屋沉降观测点F45的沉降从每天1~2mm左右增加到每天12mm,总沉降量已达66 mm(见图3),房屋出现开裂,坑底立柱上浮达133 mm。
因为总变形值超过警戒值,并且总变形速度呈明显加速趋势,如果继续施工必将出现工程事故。远程监控的专家部门于9月18日开始即密切关注该车站C04、C05附近的变形情况,并于9月20日及时地发现了险情之后,立即上报管理部门。管理部门于当天即令现场停工处理。在停工期间地下墙的变形仍以每天最大2mm的速度发展。专家部门在发生险情当天马上研究产生险情的原因,寻找解决方法。
该基坑变形具有如下特征:① 突然发生较大变形;② 坑底发生较大隆起,而坑底隆起的发生也具有突然性;③ “踢脚”突然明显地加剧发展。所以,初步断定是因承压水水头过大引起的可能性较大。专家部门经过研究决定:增加真空井点,以降低坑底的承压水水头。先在出现问题测点附近的端头井三侧打设三个井点。自9月25日采取真空井点降水之后,地下墙的测斜变形逐渐停止(未进行挖土施工)。至10月11日基坑的隆起下降了40 mm,证明承压水头有明显下降,险情得到基本控制,所采取的措施达到了预期效果。10月11日恢复正常施工。自采取措施后,基坑变形日趋正常,保障了施工的正常进行及周边环境的安全。
2)实例二:某地铁区间隧道的保护[3]
现借用此工程实例简单说明自动监测系统在地铁保护中的应用。上海某地下立交工程基坑骑跨于运营的2号线上方,基坑底部距离地铁隧道的最近距离仅2.8 m。基坑开挖必然引起地铁隧道的上抬变形。根据上海市地铁保护条例规定,地铁结构设施绝对沉降值及水平位移量≤20 mm。该工程采用了远程监控管理系统,其中隧道沉降监测采用了自动监测系统(系统界面见图4),在基坑施工期间每10 min测一次,施工间歇期内每30 min测一次。专家组利用这些监测数据进行反复分析,为管理者提供决策依据,从而不断优化施工参数,最终达到既保证了2号线的正常运营,又控制了工程质量、进度和成本。
4 结论与建议
地铁工程远程监控管理模式在上海地铁建设的实践中取得了良好的效果,但是还需要从以下两方面来完善。
1)组织制度上:现行的工程现场信息的采集和录入多采用人工操作,相比自动监测而言信息的完整性和及时性存在一定问题。由于这些信息是专家分析和管理决策的基础,因此必须从制度上保证传输的信息及时可靠。
2)技术上:进一步加强计算机专家预警系统的研发。实现工程风险自动分级,对存在较大隐患的工程进行自动识别并及时自动报警,将事故隐患消灭在萌芽状态,避免经济损失;并且可使管理者能随时随地地纵观全局。专家与远程监控管理系统的有机结合,提高了轨道交通建设的整体决策水平、决策效率和管理水平。