北京地铁14号线工程测量与风险监测综合技术应用

北京地铁14号线工程测量与风险监测综合技术应用

北京地铁14号线工程全长47.3公里，设有36个车站。在工程建设全过程中，工程测量与风险监测工作的开展，有效保证了地铁建设的质量和安全。其中工程测量包括地面控制网测量、竖井联系测量、隧道掘进控制测量、贯通测量、轨道铺设测量、设备安装测量和竣工测量；风险监测包括整个施工过程中，为保证工程自身及周边环境安全对线路围护结构体系、岩土体及周边环境所进行的风险监测、巡视、咨询等工作。

场地条件

1. 北京地铁14号线是连接西南、东北方向的轨道交通“L”型骨架线。线路沿线地下水丰富、地下水位高、地层复杂。线路东北、西南两端工程地质、水文地质情况差异大。
2. 结构类型多、施工方法全。
3. 沿线环境条件复杂，风险源多，风险等级高。
4. 14号线线路长、参建单位多、涉及产权单位广、涉及专业多、同期开展工作的工作面多、施工工期长、业主要求高、管理细，第三方测量和监测项目实施管理难度大。

工程问题和技术难点

1. 地铁线路基本处于闹市区，地面交通繁忙，沿线周边环境复杂，高楼林立，地面测量干扰因素多，现场作业及测量精度难以保障。
2. 全线施工标段多，竖井投点工作量大，同时，竖井断面小深度大，竖井联系测量难度大，投点精度控制难。
3. 线路横穿大郊亭和来广营两个沉降区，区域沉降线路工程高程控制测量、高程施工测量和高程贯通测量会产生一定的影响。
4. 线路临近或下穿的特级风险源多，如下穿既有铁路、运营地铁线路、高速公路、城市主干道、跨河桥梁等，管理单位技术要求高，监测控制指标严，采用常规监测手段很难实现现场监测工作。
5. 大直径盾构扩挖车站、10导洞PBA暗挖车站及盖挖逆（顺）作法车站多，施工场地环境狭小，安全风险等级高，监测技术要求高，监测难度大，传统的监测技术方法难以实现。
6. 线路长、工程地质水文地质复杂、施工工法多、结构形式复杂多样，施工技术水平、管理经验、安全风险意识异性较大，现场安全风险管理难度大。

技术创新和特色

1. 工程测量采用的技术工艺方法：

• 采用基于天地图的布点及精度估算方法解决了控制网布设难题
• 在竖井联系测量中应用“AGT-1自动陀螺定向系统”
• 在穿越沉降区高程监测中成功应用InSAR技术
• 在铺轨测量阶段，积极采用CPⅢ铺轨新技术，节约了铺轨时间，提高了铺轨效率
• 成功应用基于三维激光扫描数据的地铁线路调线调坡辅助技术
• 成功应用自主研发的城市轨道交通工程测量管理信息系统

2. 工程监测采用的技术工艺方法

• 基于BIM风险管控技术
• 深基坑全要素自动化监测技术
• 合成孔经雷达监测技术
• 分布式光纤监测技术
• 自主研发监测数据智能处理无线传输技术

工程效益与效果

通过工程测量及风险监测新仪器和新技术的应用，对提高效率、缩短工期、节约成本、保证地铁安全施工意义重大，原计划成本消耗为合同额的45%，实际消耗成本为35%，经测算，累计节约工时1000小时，节约成本100余万元，经济效益显著，具体表现如下：

1. 现场测量和监测工作，保证了14号线在整个建设过程中零起安全风险事故，确保了工程自身、环境安全和社会稳定，具有明显的社会效益。同时，本工程中成功应用的测量、监测新技术和先进管理手段也会引领勘测行业的发展，随着这些新技术的应用推广，会产生更大的社会效益。
2. 多种自动化监测手段的应用，是对传统的人工监测作业方式的一次解放与革新，克服了地铁在运行时人工监测无法进行的问题，极大地提高了监测效率，节省了大量人力物力，切实降低了工程成本。
3. 自主研发的“测量信息系统”与“监测信息系统”的应用，将传统方式的轨道交通测量工作及监测工作实现了网络化、电子化，规范了工作流程，在生产效率方面取得了较大提升，同时报告审核过程实现了无纸化办工，节省了成本。

项目第一承担单位简介

北京城建勘测设计研究院有限责任公司（以下简称勘测院）主要从事轨道交通、市政、公路、桥梁、房建项目的勘察、测绘、监测、检测、岩土工程设计与施工、地质灾害危险性评估治理、地质调查、智慧城市等专业的科研和生产工作。作为全国第一家从事地下铁道勘察、测绘的单位，经过60年的辛勤磨砺，先后在国内北京、广州等40余个城市，国外伊朗、越南等国家，参与勘测施工300余条、6000余公里城市轨道交通线路和市政工民建项目。近年来先后荣获国家、省部级奖项百余项。其中特大异型工程精密测量与重构技术研究及应用项目获国家科学技术进步二等奖。先后主参编40余部国家地方标准，承揽多项省部级科研课题，在行业内极具影响力。