文:劉永勤|北京城建勘測設計研究院有限責任公司,北京市軌道交通深基坑重點實驗室,住房和城鄉(xiāng)建設部科技委城市軌道交通工程建設專業(yè)委員會
張軒軼|北京城建勘測設計研究院有限責任公司
劉 丹|北京城建勘測設計研究院有限責任公司,住房和城鄉(xiāng)建設部科技委城市軌道交通工程建設專業(yè)委員會
本文闡述了第三方監(jiān)測工作在城市軌道交通工程建設中的重要作用。從政策法規(guī)、市場規(guī)模、從業(yè)人員、監(jiān)測技術等方面總結了第三方監(jiān)測發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了各地軌道公司第三方監(jiān)測方面的具體做法,分析指出了第三方監(jiān)測行業(yè)發(fā)展的痛點,在此基礎上提出了相關措施建議,對于推動我國城市軌道交通第三方監(jiān)測高質量發(fā)展具有借鑒意義。
全國城市軌道交通工程建設發(fā)展迅猛,但是受到復雜的城市環(huán)境和地質條件影響,加之工程建設的工藝工法復雜,各類安全事故時有發(fā)生?;诖?,北京城建勘測院提出了第三方監(jiān)測的概念,并及時構建起第三方監(jiān)測的工作流程和技術體系。第三方監(jiān)測作為工程施工的眼睛和耳朵,作為事故隱患的放大鏡,把工程施工中看不見、摸不著的微小變形和應力有效放大,及時反饋給各相關方。從2008年全國推廣第三方監(jiān)測以來,全國軌道交通工程百公里事故率從2008年以前的17%~20%,2008年至2012年降到3%~5%,2012年至2019年百公里事故率基本穩(wěn)定在0.6%以下(圖1)。
圖1 2012-2019年事故數(shù)量統(tǒng)計
第三方監(jiān)測除了有效控制事故外,在以下幾個方面也發(fā)揮著重要作用:一是軌道公司招標的第三方監(jiān)測單位,作為獨立的監(jiān)測方,驗證施工監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性,且第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關分析資料可成為處理風險事務和工程安全事故的重要參考依據(jù)。二是第三方監(jiān)測服務一般含有安全監(jiān)測、安全巡視、安全風險咨詢管理服務等內容,更全面地為建設單位提供安全風險管理技術支持,較全面地評價各工點的施工安全狀態(tài),為信息管理平臺提供基礎數(shù)據(jù),對施工過程實施全面監(jiān)控和有效控制管理。三是通過規(guī)范施工監(jiān)測工作、與施工監(jiān)測同點監(jiān)測、驗證施工方監(jiān)測數(shù)據(jù)等工作,有助于促進施工監(jiān)測技術進步,統(tǒng)一監(jiān)測技術標準,提高監(jiān)測質量,促進信息化施工水平。四是通過現(xiàn)場監(jiān)測信息反饋和施工中的地質調查,彌補理論分析過程中存在的不足,并把監(jiān)測結果反饋給設計方,指導施工及時調整支護參數(shù)和采取相應的工程措施,優(yōu)化施工工藝,達到工程優(yōu)質、安全施工、經(jīng)濟合理、施工快捷的目的,并積累資料和經(jīng)驗,為今后同類工程設計提供類比依據(jù)。
第三方監(jiān)測經(jīng)過這些年的發(fā)展,“建設單位組織、施工單位和第三方監(jiān)測單位自查、監(jiān)理單位檢查、政府程序監(jiān)督”的城市軌道交通工程安全生產(chǎn)監(jiān)督管理機制已基本形成。
2008年,住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《關于進一步加強地鐵建設安全管理工作的緊急通知》(建質電[2008]118號),要求委托獨立第三方開展監(jiān)測,加密測點,加大監(jiān)測頻率,動態(tài)評估預警。
2010年,住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《城市軌道交通工程安全質量管理暫行辦法》(建質[2010]5號),明確相關方的責任,明確第三方監(jiān)測資質資格、委托、方案、過程監(jiān)測、預警、檔案管理等。
2012年,住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《關于印發(fā)城市軌道交通工程質量安全檢查指南(試行)的通知》(建質[2012]68號),對工程監(jiān)測具體質量檢查內容提出規(guī)范要求。
2013年,由北京城建勘測設計研究院有限責任公司主編的國家標準《城市軌道交通工程監(jiān)測技術規(guī)范》(GB 50911-2013)正式頒布。該規(guī)范總結了我國城市軌道交通工程監(jiān)測的實踐經(jīng)驗,全面、系統(tǒng)地對城市軌道交通工程監(jiān)測全過程提出了具體的技術指標和要求。
2015年,南京市軌道交通建設工程質量安全監(jiān)督站主編的《江蘇省城市軌道交通工程監(jiān)測規(guī)程》正式頒布,對江蘇省內的軌道交通監(jiān)測工作有了更加細化的指導意義。
2016年,住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《關于印發(fā)城市軌道交通工程質量安全檢查指南的通知》建質[2016]173號文,根據(jù)最新法律法規(guī)、規(guī)范和實際實施情況進行了部分修改。
2019年,由北京城建勘測設計研究院有限責任公司主編的北京市標準《建設工程第三方監(jiān)測技術規(guī)程》(DB11/T 1626-2019)正式頒布,成為國內第一部專業(yè)第三方監(jiān)測方面的技術標準,進一步規(guī)范了第三方監(jiān)測相關的技術內容。
以上政策法規(guī)和技術標準的相繼出臺,逐步建立健全了第三方監(jiān)測相關技術要求和管理體系,使得第三方監(jiān)測工作有章可循、有據(jù)可查。
據(jù)統(tǒng)計,我國2021年軌道交通第三方監(jiān)測項目涉及139項,中標金額102561.86萬元,共有60家企業(yè)參與。其中業(yè)績最為突出的企業(yè)是北京城建勘測設計研究院有限責任公司,中標項目30個,中標金額27148.32萬元,中標金額全年占比26.47%;其次是中鐵第六勘察設計院集團有限公司、上??辈煸O計研究院(集團)有限公司以及中鐵工程設計咨詢集團有限公司。
根據(jù)調查數(shù)據(jù)顯示,全國從事軌道交通第三方監(jiān)測工作的工程技術人員約5000人。按照從業(yè)年限劃分:5年以下工作經(jīng)驗的有占37.01%;5~10年工作經(jīng)驗的占29.4%;10年以上工作經(jīng)驗占33.97%。按職稱劃分為:高級職稱占28.1%;中級職稱的占30.8%;初級或無職稱的占41.09%。從工作年限和職稱方面看,我國第三方監(jiān)測仍然是一支年輕的隊伍,仍需加強培訓、積累經(jīng)驗。
根據(jù)調查數(shù)據(jù),第三方監(jiān)測的項目負責人專業(yè)主要為測繪類及其相關專業(yè)。項目負責人的具體專業(yè)分布如表2所示。其中占比最大是測繪專業(yè),占總人數(shù)的52.58%,巖土工程專業(yè)占總人數(shù)的11.34%,土木工程占比6.19%,其他占29.90%。
調查數(shù)據(jù)顯示,其中持有國家注冊測繪專業(yè)資格人員最多,占35%,持有注冊巖土資格人員次之,占12%。其他注冊專業(yè)人數(shù)占比不足5%;無注冊資格人員占44%。從項目負責人的專業(yè)和注冊資格來看,測繪類的偏多、巖土類的偏少,帶來整個行業(yè)的問題是監(jiān)測工作重采集輕分析。
當前我國城市軌道交通工程的監(jiān)測工作仍以人工作業(yè)為主;監(jiān)測方式仍以點狀斷續(xù)監(jiān)測為主,監(jiān)測頻率以天計、甚至以周計,第三方監(jiān)測頻率更低;監(jiān)測理論是建立在靜力學基礎上的,監(jiān)測項目以形變類和應力類為主;使用的監(jiān)測儀器最多的是水準儀、全站儀、測斜儀、頻率計、軸力計。
在一些高風險工程中使用了自動化監(jiān)測方法,多為基于靜力水準儀或測量機器人的自動化監(jiān)測系統(tǒng)。隨著監(jiān)測技術的發(fā)展,一些新的監(jiān)測技術逐漸出現(xiàn),例如基于線狀聯(lián)系監(jiān)測分布式光纖監(jiān)測技術、分布式光布里淵纖傳感技術;基于面狀全域監(jiān)測的3D數(shù)字攝影測量監(jiān)測技術、合成孔徑雷達干涉監(jiān)測技術、三維激光掃描技術等。但是這些技術尚處于研究實驗階段,未在工程中推廣應用。
大多數(shù)地鐵公司把第三方監(jiān)測作為業(yè)主管理的延伸,主要通過履約考核的方式進行管理。在第三方監(jiān)測工作定位上,一是將第三方監(jiān)測單位等同于一般參建單位,接受監(jiān)理單位的考核和管理;二是將第三方監(jiān)測單位作為業(yè)主的助手,置于監(jiān)理之上,現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)安全風險問題直接上報業(yè)主。在具體業(yè)務管理上,多數(shù)地鐵公司均制定了第三方監(jiān)測管理辦法等管理制度,有些地方還編制了地方標準。在管理手段上,多數(shù)地鐵公司采用了信息化管理平臺,其中北京地鐵的管理平臺還采用了APP數(shù)據(jù)自動上傳系統(tǒng),達到了數(shù)據(jù)采集的即時上傳,同時平臺具有自動考核功能。
各地軌道公司也按自身特點建立了安全風險管理體系,購買了第三方監(jiān)測服務,引進了視頻監(jiān)控及風險監(jiān)控平臺,編寫了監(jiān)測管理辦法,各自形成了結合第三方監(jiān)測進行風險管控的有效做法。
1.北京地鐵。北京地鐵重視對第三方監(jiān)測工作精細化的量化考核,在北京軌道交通建設工程安全風險技術管理體系中明確職責,以工程進度數(shù)據(jù)、風險工程數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、巡視信息為依據(jù),利用平臺對第三方監(jiān)測人員進行風險管控工作自動考核,促進了日常風險量化管理工作。
2.蘇州軌道。編寫了企業(yè)標準《蘇州軌道交通工程安全質量標準化系列手冊》,有效規(guī)范了第三方監(jiān)測、施工監(jiān)測的工作;從第三方監(jiān)測單位中引進優(yōu)秀的技術、管理人員,提升了部門的整體實力,且部門領導定期組織內部學習交流,因此對第三方監(jiān)測和施工監(jiān)測的管理能力較強;采用第三方監(jiān)測+風險咨詢模式;建設分公司技術管理部對第三方監(jiān)測、施工監(jiān)測單位人員的考核采用考勤、面試、筆試結合的方式確保人員履約到崗和具備一定技術管理水平。
3.呼和浩特軌道。呼和浩特軌道公司特別重視和支持第三方監(jiān)測工作,充分調動第三方監(jiān)測單位的積極性,對施工監(jiān)測進行管理,尤其是施工監(jiān)測方案內審制度的普及。
4.鄭州地鐵。鄭州地鐵第三方監(jiān)測單位在平臺上傳預警數(shù)據(jù)后,平臺會根據(jù)預警不同級別的情況通過短信的方式發(fā)送給不同參建單位不同級別的領導和人員,短信內容比較豐富,預警方式比較實用。
當然,其他各城市也還有一些比較好的做法,這里不再一一列舉。
目前各城市軌道公司根據(jù)自身風險控制要求和成本預算綜合考慮,在第三方監(jiān)測合同中,針對第三方監(jiān)測和施工監(jiān)測的同點監(jiān)測比例,第三方監(jiān)測的抽測頻率,會有各自不同的要求(表1)。
表1 同點監(jiān)測比例,第三方監(jiān)測抽測頻率情況
第三方監(jiān)測主要是復核施工監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性,確保施工監(jiān)測單位按照設計圖及規(guī)范要求的頻率,因此抽測頻率1/3~1/2為最佳,沒必要做到100%(成本預算充足的城市可自行決定),同點比例建議50%~100%,關鍵點位不能缺失。
近幾年出現(xiàn)的幾起坍塌事故,在分析事故原因的過程中發(fā)現(xiàn)坍塌發(fā)生前的監(jiān)測數(shù)據(jù)幾乎無變化,某種意義上指監(jiān)測工作失效。分析原因如下:
城軌交通工程多位于現(xiàn)狀道路地下,地表沉降點也多布置在道路上,由于道路都有較厚的路基硬殼層,某些舊城區(qū)甚至有好幾層路面,這就導致路面的變形與深部土體的變形分化,深部形變反應不到地表,地表監(jiān)測點成為無效點,監(jiān)測多少次也沒有用。筆者在歷次全國性的檢查中發(fā)現(xiàn),有些地方的監(jiān)測點埋設是用大錘把鋼筋砸進了路基,嚴重違背監(jiān)測點埋設要求。因此,監(jiān)測點的埋設和驗收標準,不得低于國家標準《城市軌道交通工程監(jiān)測技術規(guī)范》(GB 50911-2013)條文說明中測點的埋設要求。同時在監(jiān)測點的布設中抓不住關鍵部位、關鍵點,盲目套用規(guī)范,在變形影響區(qū)外布置大量無效監(jiān)測點,導致監(jiān)測工作量加大,效果不佳。
第三方監(jiān)測按照合同及業(yè)主要求,按照評審后的第三方監(jiān)測方案去進行獨立的監(jiān)測,抽測頻率不能低于方案要求,否則不能及時發(fā)現(xiàn)問題。部分城市為了節(jié)省第三方監(jiān)測工作量,大幅壓縮第三方監(jiān)測的點次和頻率,導致第三方監(jiān)測工作不能及時發(fā)現(xiàn)問題。
還有一種現(xiàn)象就是機械套搬規(guī)范或者合同上的監(jiān)測頻率,沒有抓住工程監(jiān)測的關鍵時刻。筆者在多年的工作中發(fā)現(xiàn),很多事故都發(fā)生在降雨過后,那么降雨等惡劣天氣就是一個關鍵時刻,此外基坑開挖到底、開馬頭門、盾構始發(fā)、盾構到達等也是關鍵時刻。只有抓住關鍵時刻的關鍵少數(shù)方能做到事半功倍,真正抓住工程風險。
第三方監(jiān)測工作在預警方面的問題主要有不發(fā)布預警、預警不及時、錯誤預警、無效預警、預警冗余等幾種情況。
第三方監(jiān)測單位應根據(jù)各地軌道公司的管理辦法,排除外部各種復雜因素的干擾,及時、準確預警并響應、跟蹤。同時做到及時消警,過濾掉監(jiān)測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定的歷史預警,重點關注新發(fā)生的預警和逐漸升級的預警。
受從業(yè)人員專業(yè)限制、受社會對第三方監(jiān)測工作認知的影響,目前的第三方監(jiān)測工作存在著重采集輕分析的問題,甚至有些地方直接把采集的數(shù)據(jù)上傳了之,嚴重脫離第三方監(jiān)測的初衷。做好第三方監(jiān)測工作,不僅應重視數(shù)據(jù)采集,還要做到數(shù)據(jù)分析。
不少地方預警時僅對單個測項的單點數(shù)據(jù)進行簡單分析,所有出現(xiàn)了上述的預警不準確問題。
第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時,應對形成監(jiān)測斷面的地表沉降、樁(墻)頂水平位移、樁(墻)頂沉降、樁體(墻)水平位移、支撐軸力等數(shù)據(jù)進行區(qū)域性的綜合分析,要結合監(jiān)測數(shù)據(jù)、巡視信息、工況、水文地質條件等進行綜合分析。同時要分析異常監(jiān)測點是否是車壓導致,是否是監(jiān)測精度導致速率預警,是否點號輸錯、傳平臺挪位、時間設置導致速率預警,基坑周邊沉降或盾構斷面沉降近小遠大是否符合真實情況,控制點和工作基點的數(shù)量和質量是否滿足要求,測點是否有效等。
工作規(guī)范性問題包括方案編制規(guī)范性、監(jiān)測作業(yè)的規(guī)范性、數(shù)據(jù)處理規(guī)范性、監(jiān)測資料整理、歸檔的規(guī)范性等問題,以及監(jiān)測管理的規(guī)范性問題等。
施工監(jiān)測單位在編寫監(jiān)測方案時應依據(jù)充足,地質、設計、周邊環(huán)境、風險等資料收集齊全,監(jiān)測點布設平剖面圖齊全,監(jiān)測及巡查方法具體,控制值、預警等級標準、監(jiān)測頻率、監(jiān)測信息反饋具體,應急預案可行,通過專家論證。
部分設計單位人員因缺乏經(jīng)驗,監(jiān)測設計圖中會出現(xiàn)布點過密或者過稀,間距考慮過于死板,未在工法變化處、受力復雜區(qū)域、陽角處加密,未布設主測斷面,在陰角處卻加密布設,沒提供監(jiān)測控制值,或者沒全面提供,出現(xiàn)控制值不合理的情況。
一是開展全國性技術交流和教育培訓工作。一方面通過交流培訓提高全行業(yè)對第三方監(jiān)測工作的認知水平和技術能力;另一方面通過交流和培訓熟知行業(yè)發(fā)展痛點和難點,大家一起攻堅克難推動行業(yè)發(fā)展;同時還可以通過交流培訓規(guī)范相關方的管理和現(xiàn)場操作,促進多專業(yè)融合,并通過培訓頒發(fā)上崗證書。
二是加大新技術的研究和推廣力度。通過自動化監(jiān)測技術(北京城建勘測院正在牽頭組織編寫國家層面的自動化監(jiān)測技術標準)、智能化分析技術等新技術研究和應用,構建靜力學+動力學的多維度理論體系,能夠有效解決監(jiān)測行業(yè)發(fā)展存在的問題,提高精準化風險管控能力。
三是嚴格把控現(xiàn)場監(jiān)測點驗收與動態(tài)維護工作。監(jiān)測點是一切監(jiān)測工作的基礎,基礎不牢地動山搖。只有確保監(jiān)測點的穩(wěn)定、可靠、有效,監(jiān)測工作才更有意義。
四是加大數(shù)據(jù)分析深度,提高預警預報水平。由單點數(shù)據(jù)分析轉向綜合數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時,要結合監(jiān)測斷面全測項數(shù)據(jù)、巡視信息、工況、水文地質條件等條件進行綜合分析,精準識別形變發(fā)生的原因,及時、準確地發(fā)布預警。
五是加大科研力度。從一維人工監(jiān)測到三維全景監(jiān)測,再到五維智能監(jiān)測發(fā)展。