DOI:10.16037/j.1007-869x.2012.02.012
第２期
百
城市轨道交通工程监测预警研究＊
２３
徐耀德１ 金 淮１， 吴锋波
（北京安捷工程咨询有限公司，北京；北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京；１．１０００３７，２．１００１０１，
中国科学院地质与地球物理研究所，北京∥第一作者，高级工程师）３．１０００２９，
摘 要 工程监测在城市轨道交通工程安全风险管控中正发挥积极作用。在总结预警思想、概念、方法和工程监测预特点的基础上，根据城市轨道交通工程监测的项目、警现状、
对象与内容，分析了影响工程监测控制指标确定和预警的因素，对工程监测预警进行了分类（监测数据预警、监测综合预，警和工程监测预警）和分级（黄色、橙色和红色）并研究建立了预警的信息上报、发布、响应处置、消警及其分级管理体系，对规范工程监测及预警管理工作、提高工程风险预控水平和为制定相关政策制度具有参考价值。
关键词 城市轨道交通；工程监测；控制指标；预警；分级管理
中图分类号 ＴＵ７１２．２；Ｕ２３１
ＭｏｎｉｔｏｒｉｎａｎｄＥａｒｌＷａｒｎｉｎｏｆＵｒｂａｎＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔＥｎｉ －ｇｙｇｇ ｎｅｅｒｉｎｇ
，，ＸｕＹａｏｄｅＪｉｎＨｕａｉＷｕＦｅｎｂｏ ｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔｏｎｉｔｏｒｉｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｌａａｐｏｓｉｔｉｖｅｒｏｌｅｉｎ Ｍ ｐｙｇ ｒｉｓｋｃｏｎｔｒｏｌｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｅｎｉｎｅｅｒｉｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ ｇｇ，ｍａｓｕｍｍａｒｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｔｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｓｉｔｕａｒｅｓｅｎｔ －ｙｐｐ ，ｒｏｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅａｒｌｗａｒｎｉｎａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎ －ｐｙｇｇ ，，ｏｂｅｃｔｓａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｅｃｔｓ －ｊｊ
ｔｉａｌｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｉｎｄｅｘｅｓａｎｄｔｈｅｅａｒｌｗａｒｎｉｎ ｇｙｇ ，ａｒｅａｎａｌｚｅｄｔｈｅｅａｒｌｗａｒｎｉｎｉｓｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｅｌｌｏｗ， ｙｙｇｙ ，，ｏｒａｎｅａｎｄｒｅｄｒａｄｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｄａｔａｗａｒｎｉｎ ｇｇｇｇｇ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｃｏｍｒｅｈｅｎｓｉｖｅｗａｒｎｉｎａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｒｏｅｃｔ ｇｐｇｇｐｊ ｗａｒｎｉｎ．Ａｒａｄｅｍａｎａｅｍｅｎｔｓｓｔｅｍｏｆｅａｒｌｗａｒｎｉｎｉｓ ｇｇｇｙｙｇ ，，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓｄａｔａｒｅｏｒｔｒｅｓｏｎｓｅａｎｄｄｉｓ －ｐｐｏｓａｌｃｏｎｓｕｍｔｉｏｎｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｒｎｉｎｔｅｓ．Ｔｈｉｓｓｓｔｅｍ ｐｐｇｙｐｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｖａｌｕａｂｌｅｔｏｕｉｄｅｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｍｅａｓｕｒｅｉｓ －ｇｇ ，ｍｅｎｔｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｔｈｅｒｅｓｏｎｓｉｂｉｌｉｔｉｎｔｈｅｅａｒｌｗａｒｎｉｎ ｐｙｙｇ ｉｍｒｏｖｅｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｒｉｓｋａｎｄｒｅｖｅｎｔｉｏｎ． ｐｐ
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’Ｆｉｒｓｔａｕｔｈｏｒｓａｄｄｒｅｓｓ ＢｅｉｉｎＡｉｌｅｔｅｃＥｎｉｎｅｅｒｉｎｃｏｎ－ －ｊｇｇｇｇ ，，，ｓｕｌｔａｎｔｓＣｏ．Ｌｔｄ１０００３７，ＢｅｉｉｎＣｈｉｎａ ｊｇ
地质 城市轨道交通地处复杂的城市环境条件、
岩土条件之下，工程建设又不可避免地带来新的安全风险技术与管理问题，因施工不当引发的工程结地层变形和地表沉降（隆起）等，可危及工程构破坏、
自身和周边环境安全，会带来严重的经济损失和恶劣的社会影响。如２００３年７月１日上海轨道交通４号线浦东南路至南浦大桥站区间事故、２００７年３月２８日北京地铁１０号线苏州街站东南出入口塌方事故、２００８年１１月１５日杭州风情大道地面塌陷事故等惨痛教训，为人们敲响了警钟。
工程事故的不断出现，使安全风险意识逐渐深其中工程监测及其预警作为信息化施工和入人心，
，安全风险管控的“眼睛”在全国城市轨道交通工程安全风险管控的研究和实施的需求和发展趋势凸显。目前，国内主要轨道交通建设城市探索研究或构建了安全风险监测预警管理体系，力图通过监测信息分析、风险判定和预警预报，及时发现安全隐患和采取应对措施，降低安全风险。但工程监测预警及管理的依据及方法相对不足，在控制指标、预警标准、预警反馈与责任机制及畅通运行等方面有待规范。因此研究制定科学、合理的监测预警技术和管理措施，有效发挥工程监测及预警在轨道交通建设的安全保障作用，为实现安全管理目标和工程建设的安全、顺利与快捷推进保驾护航，是当前亟待解决的重大问题之一。
在广泛收集国内外有关工程安全预警资料和相关法律法规与技术规范，调研国内相关行业、轨道交通工程监测及预警管理研究与实践现状、趋势的基通过深入总结、理论分析、专家咨询和工程检础上，
研究构建了一套基于工程监测的城市轨验等方法，
道交通工程安全预警分类分级及管理体系。研究成
＊
）北京市重大科技计划项目（Ｄ０８０５０６００３９００００
·１９·
城市轨道交通究
果已初步应用于北京市轨道交通工程中，工程监测预警及风险预控效果明显。
研
２０１２年
预警或模型预警方法，建立预警模型，对应不同的警级给出模型的取值范围进行预警。一些存在较大安全隐患或关注较大的警兆可直接进行较高级别的预警。
表１ 依据预警机制划分的预警方法
预警
方法
基本含义依据警素的时间序列波动规律进行预警依据警兆的警级预报警素的警度
主要特点
应用范围
具体方法与步骤各种商业
预期指数、
合成指数、商业循环指数等指数预警统计预警模型预警全面分析影响因素后结合经
专家意验、见预警依据农作物生长绿色指数预测经济及农业发展
１ 研究现状
概念及方法１．１ 预警思想、
由于军事的特殊地位和作预警思想古已有之，“用，预警”一词最早出现并得到发展和完善。二战后，美国将预警理论应用于经济领域，为宏观经济稳健运行提供了有效的决策支持。其后，各国相继开展了预警研究，在国家战略、经济、灾害、社会管理等领域取得了丰富的研究成果。安全预警已经深入到经济、社会生活的方方面面。１．１．１ 预警基本概念
预警思想包括警情、警源、警兆、警度、警区和警
１］
。点等基本概念［
黑色
不引入警兆，
只考虑警素具有循环波指标的时间动特性的经序列变化济预警规律由内因或外因到结果的
称为灰分析，色分析
应用范围很广
黄色
红色
警情又称警义，是指系统发展过程中出现的异常情况，是预警时确定需要监测和预报的内容，即城市轨道交通工程监测预警的具体内容。
警源是指产生某种警情发生的根源，它是分析警兆的基础，也是排除警患的前提。城市轨道交通工程监测的警源主要包括工程周边环境、支护结构体系和周围地质体三大类型。
警兆又称先导指标或先行指标，是预警指标体系的主体，是唯一能够直接提供预警信号的预警指标。工程监测预警一般包括仪器监测预警和现场巡视预警指标。
警度又称警级，指警情的轻重程度，是预警的定量分析结果，及工程监测预警划分的预警等级。
警区即预警区间，是指警兆的变化范围；警点即由量变转化为质变（警情）的临确定预警的分界点，
界点，它是横亘于安全与危险之间的一条警戒线。警区和警点统称为警限。１．１．２ 预警基本方法
根据不同的分类标准，预警方法可以有不同的类型划分。依据预警机制，可以分为黑色、黄色、红绿色和白色预警方法，其中黄色预警最为常见。色、
如依据预警手段，黄色预警方法可分为指数预警、统计预警和模型预警，模型预警方法又可分为计量和
［１］
）。非计量模型预警（见表１、表２
依据警兆及
影响因素进行预警
一种环境社
会分析方法，应用范围重视定性很广分析
绿色
依据警素的生长态势进行预警依据警情的计量预测
主要借助遥感技术农村农业经济预警
白色
属于计量预警目前处于探索阶段
表２ 依据预警手段划分的黄色预警方法
预警方法
基本含义制定综合指数评价监测对象的状态统计监测对象波动规律的预警建立数学模型评价监测对象状态
主要原理与特点利用警兆反映警级的指数进行预警数据变量少，
容易收集，操作比较简便监测变量间关系的线性或非线性模型预警
应用范围
具体方法
指数预警可提取指标领域景气指数法多元判别分析、Ｌｏｉｓｔｉｃｇ回归分析等
非线性、线性预警模型
统计预警
可统计领域
模型预警对监测点多、
象复杂时
１．２ 预警研究现状
目前，宏观经济、社会管理、地质灾害、气象、建筑基坑、公路铁路隧道等其他行业的预警，在技术以基本警情为内容，根据警源特点的分析，选用上，
，合理的警兆，划分警度（警级）采用适宜的预警模型进行警情预警预报；在管理上，根据本行业特点建立适宜的预警预报体系，取得了积极的安全控制效果。城市轨道交通工程可以在划分预警等级、制定预警标准、建立预警信息采集、上报、响应和处置等方面的技术与管理机制充分借鉴其基本思路、方法。
城市轨道交通工程监测预警目前一般采用监测数据超值（控制值）预警或对监测数据进行回归分析等处理后进行预测预警，采取统计预警方法较多。工程应用过程中可根据工程监测的特点，结合指数·２０·
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百
７］
。陈伟珂、警系统［王兴华（以多层次模糊综２００７）
城市轨道交通工程监测预警作为安全风险管理的重要内容，国内外已取得了较丰富的研究成果。国２０世纪９０年代出现电脑数据采集系统后，
外逐步对监测分析、信息反馈及预测报警的自动化开展研究，以满足信息化施工及险情预报要求。通过旧金山地ＤｅｍｅｔｒｉｏｕｓＣ．Ｋｏｕｔｓｏｆｔａｓ等（２０００）
铁建设项目的施工过程，说明了信息化施工中监测
２］
。Ｊ的重要性［．Ｂ．Ｂｕｒｌａｎｄ和Ｊ．Ｒ．Ｓｔａｎｄｉｎ２００１）ｇ（
合评价法对基坑开挖阶段预警指标进行评估
８］
。分析［
监测控制指标、预警报警值方面，宋建学（）、）、）钟山（李均（等分析了预警指标２００６２００６２００９
确定原则，根据工程实践经验和资料总结提出了一
］９１０－
。丁华等（些量化指标［总结了软土地区深２００８）
基坑安全监测的一些预警征兆，并对其的产生原因）和发展趋势进行了探讨分析。谢韬（对基坑工２００９程监测预警研究现状进行了总结，给出了支护结构、周边建筑物、地下管线、地下水位的预警值。齐震）明、李鹏飞（运用模糊聚类方法对北京地铁浅２０１０提出了沉埋暗挖隧道地表沉降测点进行统计分析，降控制标准和预警、报警、极限三级预警管理。吴锋）波（总结了目前建（构）筑物控制的各类变形参２０１０对其定量化研究成果进行归纳，根据大量变形实数，
１１］
。测资料，提出了控制指标的参考数值［
总结了伦敦地铁Ｊｕｂｉｌｅｅ线延伸段隧道施工对周围建筑物影响的风险评估方法，根据工程风险管理系、统对建筑物进行监测预警预报。ＣｈｕｎｓｉｋＹｏｏＪａｅ ｇ）通过远程监控系统ＴＵＲ－ＨｏｏｎＫｉｍ等（２００６ＩＳＫ 对韩国大邱地铁２号线周边建筑物进行预警
３］
。预报［
（在监测预警指标方面，在柔性管Ｓｉｎｈａｌ１９８４）ｇ（接头允许转动的管线）性能方面做了很多基础工作，通过弯曲、拉伸和扭转试验，分析了管线接头的抗变形机制。Ｂ．等人论述了Ｐ．Ｋａｓｓａ１９９２，２０００）ｐ（美国波士顿Ｉ－９３州际公路北向隧道段下穿地铁ＲｅｄＬｉｎｅ南站的工程风险评估和控制指标确定情
况。研究了伦敦Ｊ．Ｒ．ＳｔａｎｄｉｎＳｅｌｍａｎ（２００１）ｇ和Ｒ．地铁Ｊｕｂｉｌｅｅ延长线下穿的１０条地铁隧道动态变化（研究认为铸和控制情况。Ｔａｋｉ与Ｏ′Ｒｏｕｒｋｅ２００３）铁管上的初始应力值大致为管线纵向弯曲应变达到提０．０２％～０．０４％时的应力值。Ｒ．Ｊ．Ｆｉｎｎｏ（２００５）出了建筑物分层梁模型，计算最大弯曲应变和剪切
４］
。Ｍ应变，判断裂缝破坏风险等级［ｏｏｒａｋＳｏｎ
监测预警管理系统方面，２００１年８月上海轨道交通（二期使用了远程监控管理系统。北京４号线））交通大学王梦恕院士（提出在北京建立安全风２００４险管理系统，进行监测资料管理和预警。杜年春（）建立了“地铁施工监测信息管理及安全预警２００６
，系统”在广州实行了施工监测预警信息化管理。２００８年９月北京市轨道交通建设管理公司开始实行《北京市轨道交通工程建设安全风险技术管（，理体系》试行）对工程监测预警分级、监测项目和控制指标确定、预警信息上报、响应和处置、预警管理及各方职责等进行了全面的规定，并以安全风险监控系统为平台，很好地实现了工程监测预
］１２１３－
。国内其他轨道交通建设城市上海、警［广州、
（）提出了四阶段建筑物破坏方法，通过角变位２００５
和水平应变确定结构破坏风险等级。
国外城市轨道交通建设过程中应用了风险管理的理念，在相关法律、法规中制定了工程建设中监测、预警和安全保护等方面的内容。
近些年来，国内工程监测与安全风险管理研究不断开展，在工程监测项目确定、监测数据分析处理、预警标准、预警模型等方面均取得了较大的进展。
、监测预警模型方面，李宏义（胡友健２０００）（）、）刘瑢（等从分析基坑位移影响因素和２００１２００６
］５６－
。位移特征入手，提出了监测数据灰色预警模型［叶继权等（通过三次Ｂ样条曲线拟合法将围２００９）护结构水平位移的报警转化为弯矩进行报警。梁培）新（以南京地铁１号线龙蟠路隧道深基坑工程２００５为工程背景，建立了基于反演理论的深基坑工程预
深圳等也不同程度开展了工程监测预警系统的研究和实施工作，积累了一定的工程监测及预警管理经验。
２ 工程监测内容和控制指标
目前，针对城市轨道交通工程的国家标准《城市轨道交通工程监测技术规范》尚处于编制过程当中，国内现行相关规范、规程对工程监测内容均有不同程度的说明。经统计分析，工程监测可以分为仪器监测（包括人工监测和自动化监测）和现场安全巡视。
２．１ 仪器监测
通过《城市轨道交通工程测量规范》
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城市轨道交通究
（）、《建筑基坑工程监测技术规范》ＧＢ５０３０８—２００８（）等２行业和地方有关ＧＢ５０４９７—２００９９部国家、 轨道交通工程监测的规范、规程的统计分析，工程监测对象一般包括工程支护结构体系、工程周边环境）。和周围地质体三大类（见表３
表３ 工程监测的项目及内容（仪器监测）
监测类型工程周边环境
监测对象建（构）筑物地下管线市政桥梁
监测项目
沉降、倾斜、裂缝沉降、水平位移
桥梁墩台沉降和横纵向差异沉降、
桥梁墩台倾斜、梁板应力隧道结构沉降和隆起、隧道结构水
隧道结构变形缝开合度、平位移、
隧道结构裂缝、道床结构沉降、轨道几何尺寸（前后高低、左右水平、轨距）等路面沉降、路基沉降、挡墙沉降及倾斜等桩（墙）顶水平位移和垂直位移、桩（墙）体水平位移、支撑轴力、初期支护竖井井壁净空收敛、支撑立柱沉降和倾斜等桩（墙）体内力、支撑立柱内力、锚杆（锚索、土钉）拉力等管片衬砌拱顶沉降、净空收敛等管片内力等
矿山法隧道
初期支护结构
周围地质体
隧道初期支护结构的拱顶沉降、净空收敛、底板隆起、中柱沉降等中柱内力及初期支护结构内力等
岩土体、地
下水
地下水位
土体沉降和水平位移、基坑底部隆起、孔隙水压力和围岩压力等
要求必测
研
２０１２年
２．３ 现场安全巡视
工程监测应能够掌握工程建设整体性状的变化，对工程安全状态做出迅速、及时的评价，除常规仪器监测以外，应进行现场安全巡视。现场巡视往往能更迅速发现问题和采取措施，是工程安全监测及预警的重要辅助手段和不可分割的组成部分。
现场安全巡视一般采用观察、拍照、现况描述和量测、摄像等方法，重点对各监测对象进行现场安全质量状况的巡视观察。如对工程周边环境中的建（构）筑物，需巡视其开裂、剥落，地下室的渗水情况与附属设备状态。对地下管线，巡视管线及接口的，破损、渗漏情况。对周边道路（地面）巡视其沉陷、隆起、开裂等。对明（盖）挖法基坑，巡视开挖面地质性质及其变化，岩土体的渗漏水、塌落，基坑涌土、流沙或管涌，支护体系的渗漏、开裂、变形等。对盾构法隧道，需巡视管片衬砌的工作状态（包括管片变、形、开裂、错台、拼装缝、掉块以及漏水状况等）盾构机出土情况等。对矿山法隧道，巡视开挖面地层性
轨道交通既有线地表和市政
道路
支护结构体系
明（盖）挖法及竖井施工支护结构
必测
质及其变化，围岩体渗漏水，土方开挖、工作面坍塌情况，降水效果等。
选测必测选测必测选测必测选测
盾构法隧道
结构
３ 工程监测预警
３．１ 监测预警分级
《“中华人民共和国突发事件应对法》规定：可以预警的自然灾害、事故灾难和公共卫生事件的预警级别，按照突发事件发生的紧急程度、发展势态和可二级、三级和四级，分能造成的危害程度分为一级、
别用红色、橙色、黄色和蓝色标示，一级为最高级”全国各轨道交通工程建设城市也探索了适合别。
当地特点的工程监测预警分级体系，北京、上海将工程监测预警分为黄色、橙色和红色预警三个级别，但无具体警限规定；沈阳将警级分为正常区（测值＜警、戒值，绿色）隐患区（警戒值≤变形＜临界值，黄色）和危险区（变形≥临界值，红色）三区；香港将工程监测预警分为预警值、告警值和管理值。
根据城市轨道交通工程及其建设管理的特点和成熟做法，按照城市轨道交通工程的风险等级、安全状况、危害程度及发展趋势等，将城市轨道交通工程监测预警由大到小可分为一级、二级、三级和四级，分别用红色、橙色、黄色和蓝色表示，红色为最高警级。
３．２ 监测预警分类研究认为，工程监测预警可分为单一监测数据
２．２ 监测控制指标
工程监测的控制指标是影响工程监测预警的关键指标，必须慎重给定，目前通用的做法是由设计单位给出。同时，不同的监测项目应设置不同的控制指标，一般包括允许变化（变形或内力）控制值、平均变化速率和最大变化速率等。
工程支护结构的控制指标应根据相关技术标准，结合地质条件、周边环境条件、施工工法、结构型式和地区工程经验等综合分析确定。工程周边环境的控制指标应参考相关技术标准、类似工程经验，并在周边环境现状调查、现状评估和分析计算的基础上，结合产权单位的要求综合确定。当工程风险等级较高时，应进行专门的控制指标研究，并组织专家论证后确定。·２２·
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量工程安全隐患或不安全状态的预警。监测预警的红、橙、黄和蓝色四警级主要是以工程监测预警来进行预警管理的，是实施工程预警管理策略的主要依据。
其中，巡视预警可根据现场巡视内容、异常程度周边环境的影响程度等，结合地区经验制及对工程、
定相应的预警等级。如工程支护结构或周边土体的位移突然明显增长，支护结构体系出现过大变形、断裂，周边建筑结构、地面出现严重开裂，管线开裂及其他严重异常时属于红色巡视预警，应采取应急处置措施。
工程监测预警的等级需考虑单一或多个监测项目的预警的类别（监测综合预警与巡视预警）及数量、预警等级、工程风险等级及分布状况等影响因素综合确定，其相应的函数表达式为：
１２αα
·Ｄ＝βｌｌｌｌｌｌｌｌ１（１，２，３，４）·２（１，２，３，４）…ｆｆ
ｎα
·ｌｌｌｌｎ（１，２，３，４）ｆ
预警、监测综合预警和工程监测预警三类。３．２．１ 监测数据预警
监测数据预警是根据对某监测项目某监测点的实测数据与预先给定的预警值进行对比，因超出预警值而进行的预警。监测数据预警是一切预警的基只是针对具体监测数据因超标而进行的单一数础，
据预警，但不能完全反映监测项目或监测对象的安全状况。
工程监测数据分析处理是监测数据预测预警的工作基础，目前多采用散点图法和回归法，各地也可根据工程经验，结合科学先进的分析技术和手段（如，信息系统）推动该项工作的开展。
监测项目测点数据预警，北京采用变化量和变化速率的“双控”指标，对重大风险工程的监测数据预警细化到关键工序之中。
）黄色监测数据预警：“（双控”指标（变化量、１
变化速率）均超过监测控制指标的７或双控０％时，指标之一超过控制指标的８５％时。
（）橙色监测数据预警：“双控”指标均超过控２
制指标的８或双控指标之一超过控制指５％时，标时。
（）红色监测数据预警：“双控”指标均超过控３制指标，或实测变化速率出现急剧增长时。
而广州、深圳一般取控制指标的８０％为警戒值；天津取８０～９０％为预警值。建议各地可根据各地轨道交通工程特点、建设管理经验等进行合理确定预警值。
３．２．２ 监测综合预警
监测综合预警是综合考虑某一监测项目的监测数据预警点数量、位置分布及预警等级情况等进行的预警。监测综合预警能较好地反映工程监测项目因监测数据超标的不安全程度大小，一定程度上是真正意义的监测预警。这样可避免因监测数据预警点多、又无法掌握是否存在监测预警或不安全状态，给相关监控管理方决策和解决工程实际问题造成困扰。
３．２．３ 工程监测预警
工程监测预警是指通过综合分析监测综合预警和巡视预警结果，对工程监测项目或监测对象乃至整个工程项目的不安全程度进行的警情预测判定。工程监测预警是一种广义的、高层次、基于各种监测数据和巡视信息以保证工程自身和周边环境安全的复合型、本质的工程预警，是一种完整意义、真正考
式中：
——工程监测预警等级；Ｄ—
———工程风险等级影响因子；β
…，——不同的监测项目；ｆｆｆ１，２，ｎ—
…，——不同监测项目的权重；ααα１，２，ｎ———蓝色、黄色、橙色和红色预警监ｌｌｌｌ１，２，３，４—
测项目的数量。
、工程监测预警类似于中医的“望、闻（巡视）问、”，切（监测）各影响因素的权重可根据具体工程或监测项目的特点具体确定。工程实际中应紧密结合当地工程经验，可采用综合对比分析、现场会商和专家论证等方法综合确定。
４ 工程监测预警的管理
４．１ 预警管理模式及责任机制
４．１．１ 监测预警管理模式
目前，国内主要轨道交通建设城市多采用三层管理模式，并多依托远程监控管理信息系统进行工监控管理中程监测预警管理。北京包括公司层（
、心）项目管理层（监控管理分中心）和现场实施层；、上海包括集团层面（总监控中心）项目公司层面（分；监控中心）和实施层（总包、设计、监测、监理）南京、包括地铁总公司（远程监控总中心）建设分公司（远程监控中心）和现场执行小组（监测、项目工程师、施；、工、监理）杭州包括指挥层（集团公司、专家组）中间管理层（远程监控管理中心）和现场执行小组（业
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城市轨道交通究
。主代表、设计、施工、监理、第三方监测）
经研究，根据国家现行法律法规规定的工程建设参与方的安全质量责任，结合当前较多的三层机构管理模式，工程监测预警也应实施相应的三级预警分层管理，一般包括建设管理层（建设主管部门及、相关政府管理部门、建设单位）现场监管层（监理单位或建设单位委托的现场工程安全咨询机构）和监土建施工单位、监测单位等，见图测预警实施层（）
。１
研
２０１２年
预警信息报告和监测综合预警的响应与处置。
设计单位负责参与工程监测结果的分析、监测综合预警信息的响应与处置。４．２ 监测预警管理的内容及流程
针对城市轨道交通工程监测预警（如前所述，为，广义上的工程本质预警）工程监测预警的管理主要包括：预警信息上报、响应、处置和消警等内容。响应和处置４．２．１ 监测预警的信息上报、
预警信息报送形式一般包括书面报送、远程监控系统报送、电话报送、短信报送等。遇红色警情必须以最快捷、有效的方式第一时间上报。监测预警实施层应根据警情采取加强监测、巡视和必要的先期风险处置。现场监管层收到预警信息后，应及时组织分析，判定监测预警等级，并进行发布和反馈。施工单位负责实施相关风险处置措施。
）蓝色监测预警应于确定时起１天内报送施（１
工、第三方监测和设计单位。施工和第三方监测单位应加大监测频率，监理、咨询单位加强监督。（）黄色监测预警应于确定时起４ｈ内报送施２工、第三方监测、设计和建设单位业主代表。施工和第三方单位应加大监测频率和结果分析，监理、咨询单位和建设单位业主代表加强监督。
）橙色监测预警应于确定时起１ｈ内报送施（３工、第三方监测、设计和建设单位。建设单位负责组织相关参建方进行分析处理，并根据监理、咨询单位或专家的预警处理意见，会同相关方及时制定处理方案，监督预警处置。
（）红色监测预警应于确定时起立即以有效、４
快捷的方式报送相关参建单位、周边环境产权单位和建设主管部门。由建设主管部门组织相关参建方进行分析处理，制定处理方案，监督预警处置。（）当发生工程重大突发风险事件时，应首先５
采取有关处理措施，并第一时间上报建设主管部门和工程相关参建方单位负责人，必要时越级上报建设主管部门、政府相关管理部门和社会救援机构等。预警信息的上报、响应和处置流程见图２。４．２．２ 监测预警的消警
当预警期间没有发生工程自身或环境风险事故，没有次生灾害发生且监测预警处置已结束时，施工单位可提出消警申请，监理或工程安全咨询机构评定后确定是否消警。
消警应遵循谨慎、可靠的原则，对于状况不明、边界条件模糊、缺乏分析支撑、目前技术认知难以确
图１ 工程监测预警管理组织机构框图
４．１．２ 工程建设相关方责任
政府相关管理部门负责检查监督工程参建各方的预警实施及管理工作，工程出现重大突发事件时按照有关规定进行应急组织、处置与救援工作。
建设单位作为轨道交通工程的总体管理单位，是监测综合预警发布、响应与处置的监督管理和组织协调主体，负责组织制定工程监测预警管理标准、及时反馈和上报（必要时上报建设主管部门和政府相关管理部门）工程监测预警信息，并监督预警落实情况。
监理单位或建设单位委托的现场工程安全咨询机构是工程监测综合预警的发布主体和现场监督管理主体，负责工程综合监测预警的分析、发布与响应，并监督管理工程监测及分析、预警信息的形成与报告、监测预警的响应与处置等工作。
施工单位是施工监测预警信息的报告主体和监现场巡视预警和监测综合预警的处置测数据预警、
与响应实施主体，负责施工监测实施、施工监测与巡视结果分析、预警信息上报及各类监测预警的响应和处置。
第三方监测单位是第三方监测预警信息的报告主体，负责第三方监测实施、第三方监测结果分析、·２４·
第２期
百
容，需在严格遵循现行法律法规的基础上根据轨道交通工程的特点和实际进行，建设、施工、监理方责任重大。
）随着城市轨道交通工程监测预警工作的开５展，监测预警应不断总结经验、加强监测预警技术创应用科学、先进的信息化技术和管理手段，以满新，
足国内城市轨道交通迅猛发展和安全质量管理的需要。
定的监测预警不予消警。监测预警消除后，仍然应继续跟踪相应监测指标和工程安全状态。对于高级别风险工程和红色预警的消警，尚应组织专家论证确定
。
参考文献
［社会风险预警研究［北京：经济管理出版１］Ｍ］． 陈秋玲．
社，２０１０．
［，，２］ｅｍｅｔｒｉｏｕｓＣ．Ｋｏｕｔｓｏｆｔａｓｅｔｅ．ＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎＣｕｔ Ｄ －ｇ
［］ａｎｄｏｖｅｒＣｏｎｓｔｒｕｅｔｉｏｎｏｆＭｕｎｉＭｅｔｒｏＴｕｍｂａｃｋＰｒｏｅｃｔＪ．－Ｃ ｊ，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄＧｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ ｇｇ（）：２０００４６８．
［，３］ｈｕｎｓｉｋＹｏｏＹｏｕｎｏｏＪｅｏｎｅｔｃ．ＩＴｂａｓｅｄｔｕｎｎｅｌｌｉｎｒｉｓｋ Ｃ －Ｗ － ｇｇｇ
ｓｔｅｍ（ＩＴ－ＴＵＲＩＳＫ）－Ｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｎｄｍａｎａｅｍｅｎｔ ｓ ａｙｐｇｉｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｎｄｎｄｅｒｒｏｕｎｄａｃｅ Ｕ Ｓｐｇｇｐ ａ，（）：Ｔｅｃｈｎｏｌｏ２００６２１１９０．ｇｙ
［，，４］ｉｃｈａｒｄＪ．ＦｉｎｎｏＦｒａｎｋＴ．Ｖｏｓｓ．ＪｒＥｄｗｉｎＲｏｓｓｏｗａｎｄＪ． Ｒ
Ｂｌａｃｋｂｕｒｎ．ＥｖａｌｕａｔｉｎＤａｍａｅＰｏｔｅｎｔｉａｌｔｏＢｕｉｌｄｉｎｓＴａｎｎｅｒ ｇｇｇ ＡｆｆｅｃｔｅｄｂＥｘｃａｖａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄ ｙ
图２ 工程监测预警信息管理流程
，（）：ＧｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ２００５，１３１１０１１１９． ｇｇ
［］基坑变形灰色预测预警系统，勘察科学技术［５］Ｊ．２０００ 李宏义．
（）：６４０．
［］深基坑工程监测数据处理与预测报警系统［施工６］Ｊ． 胡友健．
（）：技术，２００１３１３０．
［基于反演理论的深基坑工程预警系统研究［南７］Ｄ］． 梁培新．
京：东南大学，２００５．
［王兴华．地铁施工灾害预警指标体系的设计与分析８］ 陈伟珂，
［］（）：城市轨道交通研究，Ｊ．２００７１０２５．
［］郑仪，王原嵩．基坑变形监测及预警技术［岩土工９］Ｊ． 宋建学，
（）：程学报，２００６１１１８８９．
［盾构法隧道施工监测数据处理与预警、报警研究［１０］Ｄ］． 钟山．
上海：同济大学，２００６．
［］建（构）筑物的变形控制指标［岩土力学，１１］Ｊ．２０１０，１１ 吴锋波．
（）：３１卷增刊２３０８．
［］北京地铁建设安全管理创新研究［都市快轨交通，１２］Ｊ． 罗富荣．
（）：２００９，２２２９．
［张成满，马雪梅．城市轨道交通安全风险技术管理体系１３］ 金淮，
］（）：的建立［都市快轨交通，Ｊ．２０１０，２３１３４．
５ 结论与建议
）当前我国城市轨道交通建设发展迅猛，工程１
监测及预警理论初步形成，需全面规范工程监测及预警技术，健全科学、普适的工程监测预警管理制度。
）考虑城市轨道交通工程的特点及监测预警２的内容、现状，可细分为监测数据预警、监测综合预警和工程监测预警三类。其中控制指标、监测数据预警点数量、分布及预警等级、工程风险等级及分布状况和现场巡视异常情况是其主要考量因素。）结合现行法律法规和已有成熟做法，工程监测３
预警等级可由大到小分为一级、二级、三级和四级（分。别用红色、橙色、黄色和蓝色表示，红色为最高警级））工程监测预警管理包括预警的分层级管理４模式、责任主体、预警上报、响应、处置和消警等内檿檿檿檿殨
（）收稿日期：２０１１－０４－１１
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿殨
檿檿檿檿殨
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·２５·
DOI:10.16037/j.1007-869x.2012.02.012
第２期
百
城市轨道交通工程监测预警研究＊
２３
徐耀德１ 金 淮１， 吴锋波
（北京安捷工程咨询有限公司，北京；北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京；１．１０００３７，２．１００１０１，
中国科学院地质与地球物理研究所，北京∥第一作者，高级工程师）３．１０００２９，
摘 要 工程监测在城市轨道交通工程安全风险管控中正发挥积极作用。在总结预警思想、概念、方法和工程监测预特点的基础上，根据城市轨道交通工程监测的项目、警现状、
对象与内容，分析了影响工程监测控制指标确定和预警的因素，对工程监测预警进行了分类（监测数据预警、监测综合预，警和工程监测预警）和分级（黄色、橙色和红色）并研究建立了预警的信息上报、发布、响应处置、消警及其分级管理体系，对规范工程监测及预警管理工作、提高工程风险预控水平和为制定相关政策制度具有参考价值。
关键词 城市轨道交通；工程监测；控制指标；预警；分级管理
中图分类号 ＴＵ７１２．２；Ｕ２３１
ＭｏｎｉｔｏｒｉｎａｎｄＥａｒｌＷａｒｎｉｎｏｆＵｒｂａｎＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔＥｎｉ －ｇｙｇｇ ｎｅｅｒｉｎｇ
，，ＸｕＹａｏｄｅＪｉｎＨｕａｉＷｕＦｅｎｂｏ ｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔｏｎｉｔｏｒｉｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｌａａｐｏｓｉｔｉｖｅｒｏｌｅｉｎ Ｍ ｐｙｇ ｒｉｓｋｃｏｎｔｒｏｌｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｅｎｉｎｅｅｒｉｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ ｇｇ，ｍａｓｕｍｍａｒｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｔｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｓｉｔｕａｒｅｓｅｎｔ －ｙｐｐ ，ｒｏｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅａｒｌｗａｒｎｉｎａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎ －ｐｙｇｇ ，，ｏｂｅｃｔｓａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｅｃｔｓ －ｊｊ
ｔｉａｌｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｉｎｄｅｘｅｓａｎｄｔｈｅｅａｒｌｗａｒｎｉｎ ｇｙｇ ，ａｒｅａｎａｌｚｅｄｔｈｅｅａｒｌｗａｒｎｉｎｉｓｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｅｌｌｏｗ， ｙｙｇｙ ，，ｏｒａｎｅａｎｄｒｅｄｒａｄｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｄａｔａｗａｒｎｉｎ ｇｇｇｇｇ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｃｏｍｒｅｈｅｎｓｉｖｅｗａｒｎｉｎａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｒｏｅｃｔ ｇｐｇｇｐｊ ｗａｒｎｉｎ．Ａｒａｄｅｍａｎａｅｍｅｎｔｓｓｔｅｍｏｆｅａｒｌｗａｒｎｉｎｉｓ ｇｇｇｙｙｇ ，，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓｄａｔａｒｅｏｒｔｒｅｓｏｎｓｅａｎｄｄｉｓ －ｐｐｏｓａｌｃｏｎｓｕｍｔｉｏｎｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｒｎｉｎｔｅｓ．Ｔｈｉｓｓｓｔｅｍ ｐｐｇｙｐｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｖａｌｕａｂｌｅｔｏｕｉｄｅｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｍｅａｓｕｒｅｉｓ －ｇｇ ，ｍｅｎｔｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｔｈｅｒｅｓｏｎｓｉｂｉｌｉｔｉｎｔｈｅｅａｒｌｗａｒｎｉｎ ｐｙｙｇ ｉｍｒｏｖｅｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｒｉｓｋａｎｄｒｅｖｅｎｔｉｏｎ． ｐｐ
；ｍ；Ｋｅｗｏｒｄｓ ｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｏｎｉｔｏｒｉｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｙｇ ；；ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｄｅｘｅａｒｌｗａｒｎｉｎｒａｄｅｍａｎａｅｍｅｎｔ ｙｇｇｇ
’Ｆｉｒｓｔａｕｔｈｏｒｓａｄｄｒｅｓｓ ＢｅｉｉｎＡｉｌｅｔｅｃＥｎｉｎｅｅｒｉｎｃｏｎ－ －ｊｇｇｇｇ ，，，ｓｕｌｔａｎｔｓＣｏ．Ｌｔｄ１０００３７，ＢｅｉｉｎＣｈｉｎａ ｊｇ
地质 城市轨道交通地处复杂的城市环境条件、
岩土条件之下，工程建设又不可避免地带来新的安全风险技术与管理问题，因施工不当引发的工程结地层变形和地表沉降（隆起）等，可危及工程构破坏、
自身和周边环境安全，会带来严重的经济损失和恶劣的社会影响。如２００３年７月１日上海轨道交通４号线浦东南路至南浦大桥站区间事故、２００７年３月２８日北京地铁１０号线苏州街站东南出入口塌方事故、２００８年１１月１５日杭州风情大道地面塌陷事故等惨痛教训，为人们敲响了警钟。
工程事故的不断出现，使安全风险意识逐渐深其中工程监测及其预警作为信息化施工和入人心，
，安全风险管控的“眼睛”在全国城市轨道交通工程安全风险管控的研究和实施的需求和发展趋势凸显。目前，国内主要轨道交通建设城市探索研究或构建了安全风险监测预警管理体系，力图通过监测信息分析、风险判定和预警预报，及时发现安全隐患和采取应对措施，降低安全风险。但工程监测预警及管理的依据及方法相对不足，在控制指标、预警标准、预警反馈与责任机制及畅通运行等方面有待规范。因此研究制定科学、合理的监测预警技术和管理措施，有效发挥工程监测及预警在轨道交通建设的安全保障作用，为实现安全管理目标和工程建设的安全、顺利与快捷推进保驾护航，是当前亟待解决的重大问题之一。
在广泛收集国内外有关工程安全预警资料和相关法律法规与技术规范，调研国内相关行业、轨道交通工程监测及预警管理研究与实践现状、趋势的基通过深入总结、理论分析、专家咨询和工程检础上，
研究构建了一套基于工程监测的城市轨验等方法，
道交通工程安全预警分类分级及管理体系。研究成
＊
）北京市重大科技计划项目（Ｄ０８０５０６００３９００００
·１９·
城市轨道交通究
果已初步应用于北京市轨道交通工程中，工程监测预警及风险预控效果明显。
研
２０１２年
预警或模型预警方法，建立预警模型，对应不同的警级给出模型的取值范围进行预警。一些存在较大安全隐患或关注较大的警兆可直接进行较高级别的预警。
表１ 依据预警机制划分的预警方法
预警
方法
基本含义依据警素的时间序列波动规律进行预警依据警兆的警级预报警素的警度
主要特点
应用范围
具体方法与步骤各种商业
预期指数、
合成指数、商业循环指数等指数预警统计预警模型预警全面分析影响因素后结合经
专家意验、见预警依据农作物生长绿色指数预测经济及农业发展
１ 研究现状
概念及方法１．１ 预警思想、
由于军事的特殊地位和作预警思想古已有之，“用，预警”一词最早出现并得到发展和完善。二战后，美国将预警理论应用于经济领域，为宏观经济稳健运行提供了有效的决策支持。其后，各国相继开展了预警研究，在国家战略、经济、灾害、社会管理等领域取得了丰富的研究成果。安全预警已经深入到经济、社会生活的方方面面。１．１．１ 预警基本概念
预警思想包括警情、警源、警兆、警度、警区和警
１］
。点等基本概念［
黑色
不引入警兆，
只考虑警素具有循环波指标的时间动特性的经序列变化济预警规律由内因或外因到结果的
称为灰分析，色分析
应用范围很广
黄色
红色
警情又称警义，是指系统发展过程中出现的异常情况，是预警时确定需要监测和预报的内容，即城市轨道交通工程监测预警的具体内容。
警源是指产生某种警情发生的根源，它是分析警兆的基础，也是排除警患的前提。城市轨道交通工程监测的警源主要包括工程周边环境、支护结构体系和周围地质体三大类型。
警兆又称先导指标或先行指标，是预警指标体系的主体，是唯一能够直接提供预警信号的预警指标。工程监测预警一般包括仪器监测预警和现场巡视预警指标。
警度又称警级，指警情的轻重程度，是预警的定量分析结果，及工程监测预警划分的预警等级。
警区即预警区间，是指警兆的变化范围；警点即由量变转化为质变（警情）的临确定预警的分界点，
界点，它是横亘于安全与危险之间的一条警戒线。警区和警点统称为警限。１．１．２ 预警基本方法
根据不同的分类标准，预警方法可以有不同的类型划分。依据预警机制，可以分为黑色、黄色、红绿色和白色预警方法，其中黄色预警最为常见。色、
如依据预警手段，黄色预警方法可分为指数预警、统计预警和模型预警，模型预警方法又可分为计量和
［１］
）。非计量模型预警（见表１、表２
依据警兆及
影响因素进行预警
一种环境社
会分析方法，应用范围重视定性很广分析
绿色
依据警素的生长态势进行预警依据警情的计量预测
主要借助遥感技术农村农业经济预警
白色
属于计量预警目前处于探索阶段
表２ 依据预警手段划分的黄色预警方法
预警方法
基本含义制定综合指数评价监测对象的状态统计监测对象波动规律的预警建立数学模型评价监测对象状态
主要原理与特点利用警兆反映警级的指数进行预警数据变量少，
容易收集，操作比较简便监测变量间关系的线性或非线性模型预警
应用范围
具体方法
指数预警可提取指标领域景气指数法多元判别分析、Ｌｏｉｓｔｉｃｇ回归分析等
非线性、线性预警模型
统计预警
可统计领域
模型预警对监测点多、
象复杂时
１．２ 预警研究现状
目前，宏观经济、社会管理、地质灾害、气象、建筑基坑、公路铁路隧道等其他行业的预警，在技术以基本警情为内容，根据警源特点的分析，选用上，
，合理的警兆，划分警度（警级）采用适宜的预警模型进行警情预警预报；在管理上，根据本行业特点建立适宜的预警预报体系，取得了积极的安全控制效果。城市轨道交通工程可以在划分预警等级、制定预警标准、建立预警信息采集、上报、响应和处置等方面的技术与管理机制充分借鉴其基本思路、方法。
城市轨道交通工程监测预警目前一般采用监测数据超值（控制值）预警或对监测数据进行回归分析等处理后进行预测预警，采取统计预警方法较多。工程应用过程中可根据工程监测的特点，结合指数·２０·
第２期
百
７］
。陈伟珂、警系统［王兴华（以多层次模糊综２００７）
城市轨道交通工程监测预警作为安全风险管理的重要内容，国内外已取得了较丰富的研究成果。国２０世纪９０年代出现电脑数据采集系统后，
外逐步对监测分析、信息反馈及预测报警的自动化开展研究，以满足信息化施工及险情预报要求。通过旧金山地ＤｅｍｅｔｒｉｏｕｓＣ．Ｋｏｕｔｓｏｆｔａｓ等（２０００）
铁建设项目的施工过程，说明了信息化施工中监测
２］
。Ｊ的重要性［．Ｂ．Ｂｕｒｌａｎｄ和Ｊ．Ｒ．Ｓｔａｎｄｉｎ２００１）ｇ（
合评价法对基坑开挖阶段预警指标进行评估
８］
。分析［
监测控制指标、预警报警值方面，宋建学（）、）、）钟山（李均（等分析了预警指标２００６２００６２００９
确定原则，根据工程实践经验和资料总结提出了一
］９１０－
。丁华等（些量化指标［总结了软土地区深２００８）
基坑安全监测的一些预警征兆，并对其的产生原因）和发展趋势进行了探讨分析。谢韬（对基坑工２００９程监测预警研究现状进行了总结，给出了支护结构、周边建筑物、地下管线、地下水位的预警值。齐震）明、李鹏飞（运用模糊聚类方法对北京地铁浅２０１０提出了沉埋暗挖隧道地表沉降测点进行统计分析，降控制标准和预警、报警、极限三级预警管理。吴锋）波（总结了目前建（构）筑物控制的各类变形参２０１０对其定量化研究成果进行归纳，根据大量变形实数，
１１］
。测资料，提出了控制指标的参考数值［
总结了伦敦地铁Ｊｕｂｉｌｅｅ线延伸段隧道施工对周围建筑物影响的风险评估方法，根据工程风险管理系、统对建筑物进行监测预警预报。ＣｈｕｎｓｉｋＹｏｏＪａｅ ｇ）通过远程监控系统ＴＵＲ－ＨｏｏｎＫｉｍ等（２００６ＩＳＫ 对韩国大邱地铁２号线周边建筑物进行预警
３］
。预报［
（在监测预警指标方面，在柔性管Ｓｉｎｈａｌ１９８４）ｇ（接头允许转动的管线）性能方面做了很多基础工作，通过弯曲、拉伸和扭转试验，分析了管线接头的抗变形机制。Ｂ．等人论述了Ｐ．Ｋａｓｓａ１９９２，２０００）ｐ（美国波士顿Ｉ－９３州际公路北向隧道段下穿地铁ＲｅｄＬｉｎｅ南站的工程风险评估和控制指标确定情
况。研究了伦敦Ｊ．Ｒ．ＳｔａｎｄｉｎＳｅｌｍａｎ（２００１）ｇ和Ｒ．地铁Ｊｕｂｉｌｅｅ延长线下穿的１０条地铁隧道动态变化（研究认为铸和控制情况。Ｔａｋｉ与Ｏ′Ｒｏｕｒｋｅ２００３）铁管上的初始应力值大致为管线纵向弯曲应变达到提０．０２％～０．０４％时的应力值。Ｒ．Ｊ．Ｆｉｎｎｏ（２００５）出了建筑物分层梁模型，计算最大弯曲应变和剪切
４］
。Ｍ应变，判断裂缝破坏风险等级［ｏｏｒａｋＳｏｎ
监测预警管理系统方面，２００１年８月上海轨道交通（二期使用了远程监控管理系统。北京４号线））交通大学王梦恕院士（提出在北京建立安全风２００４险管理系统，进行监测资料管理和预警。杜年春（）建立了“地铁施工监测信息管理及安全预警２００６
，系统”在广州实行了施工监测预警信息化管理。２００８年９月北京市轨道交通建设管理公司开始实行《北京市轨道交通工程建设安全风险技术管（，理体系》试行）对工程监测预警分级、监测项目和控制指标确定、预警信息上报、响应和处置、预警管理及各方职责等进行了全面的规定，并以安全风险监控系统为平台，很好地实现了工程监测预
］１２１３－
。国内其他轨道交通建设城市上海、警［广州、
（）提出了四阶段建筑物破坏方法，通过角变位２００５
和水平应变确定结构破坏风险等级。
国外城市轨道交通建设过程中应用了风险管理的理念，在相关法律、法规中制定了工程建设中监测、预警和安全保护等方面的内容。
近些年来，国内工程监测与安全风险管理研究不断开展，在工程监测项目确定、监测数据分析处理、预警标准、预警模型等方面均取得了较大的进展。
、监测预警模型方面，李宏义（胡友健２０００）（）、）刘瑢（等从分析基坑位移影响因素和２００１２００６
］５６－
。位移特征入手，提出了监测数据灰色预警模型［叶继权等（通过三次Ｂ样条曲线拟合法将围２００９）护结构水平位移的报警转化为弯矩进行报警。梁培）新（以南京地铁１号线龙蟠路隧道深基坑工程２００５为工程背景，建立了基于反演理论的深基坑工程预
深圳等也不同程度开展了工程监测预警系统的研究和实施工作，积累了一定的工程监测及预警管理经验。
２ 工程监测内容和控制指标
目前，针对城市轨道交通工程的国家标准《城市轨道交通工程监测技术规范》尚处于编制过程当中，国内现行相关规范、规程对工程监测内容均有不同程度的说明。经统计分析，工程监测可以分为仪器监测（包括人工监测和自动化监测）和现场安全巡视。
２．１ 仪器监测
通过《城市轨道交通工程测量规范》
·２１·
城市轨道交通究
（）、《建筑基坑工程监测技术规范》ＧＢ５０３０８—２００８（）等２行业和地方有关ＧＢ５０４９７—２００９９部国家、 轨道交通工程监测的规范、规程的统计分析，工程监测对象一般包括工程支护结构体系、工程周边环境）。和周围地质体三大类（见表３
表３ 工程监测的项目及内容（仪器监测）
监测类型工程周边环境
监测对象建（构）筑物地下管线市政桥梁
监测项目
沉降、倾斜、裂缝沉降、水平位移
桥梁墩台沉降和横纵向差异沉降、
桥梁墩台倾斜、梁板应力隧道结构沉降和隆起、隧道结构水
隧道结构变形缝开合度、平位移、
隧道结构裂缝、道床结构沉降、轨道几何尺寸（前后高低、左右水平、轨距）等路面沉降、路基沉降、挡墙沉降及倾斜等桩（墙）顶水平位移和垂直位移、桩（墙）体水平位移、支撑轴力、初期支护竖井井壁净空收敛、支撑立柱沉降和倾斜等桩（墙）体内力、支撑立柱内力、锚杆（锚索、土钉）拉力等管片衬砌拱顶沉降、净空收敛等管片内力等
矿山法隧道
初期支护结构
周围地质体
隧道初期支护结构的拱顶沉降、净空收敛、底板隆起、中柱沉降等中柱内力及初期支护结构内力等
岩土体、地
下水
地下水位
土体沉降和水平位移、基坑底部隆起、孔隙水压力和围岩压力等
要求必测
研
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２．３ 现场安全巡视
工程监测应能够掌握工程建设整体性状的变化，对工程安全状态做出迅速、及时的评价，除常规仪器监测以外，应进行现场安全巡视。现场巡视往往能更迅速发现问题和采取措施，是工程安全监测及预警的重要辅助手段和不可分割的组成部分。
现场安全巡视一般采用观察、拍照、现况描述和量测、摄像等方法，重点对各监测对象进行现场安全质量状况的巡视观察。如对工程周边环境中的建（构）筑物，需巡视其开裂、剥落，地下室的渗水情况与附属设备状态。对地下管线，巡视管线及接口的，破损、渗漏情况。对周边道路（地面）巡视其沉陷、隆起、开裂等。对明（盖）挖法基坑，巡视开挖面地质性质及其变化，岩土体的渗漏水、塌落，基坑涌土、流沙或管涌，支护体系的渗漏、开裂、变形等。对盾构法隧道，需巡视管片衬砌的工作状态（包括管片变、形、开裂、错台、拼装缝、掉块以及漏水状况等）盾构机出土情况等。对矿山法隧道，巡视开挖面地层性
轨道交通既有线地表和市政
道路
支护结构体系
明（盖）挖法及竖井施工支护结构
必测
质及其变化，围岩体渗漏水，土方开挖、工作面坍塌情况，降水效果等。
选测必测选测必测选测必测选测
盾构法隧道
结构
３ 工程监测预警
３．１ 监测预警分级
《“中华人民共和国突发事件应对法》规定：可以预警的自然灾害、事故灾难和公共卫生事件的预警级别，按照突发事件发生的紧急程度、发展势态和可二级、三级和四级，分能造成的危害程度分为一级、
别用红色、橙色、黄色和蓝色标示，一级为最高级”全国各轨道交通工程建设城市也探索了适合别。
当地特点的工程监测预警分级体系，北京、上海将工程监测预警分为黄色、橙色和红色预警三个级别，但无具体警限规定；沈阳将警级分为正常区（测值＜警、戒值，绿色）隐患区（警戒值≤变形＜临界值，黄色）和危险区（变形≥临界值，红色）三区；香港将工程监测预警分为预警值、告警值和管理值。
根据城市轨道交通工程及其建设管理的特点和成熟做法，按照城市轨道交通工程的风险等级、安全状况、危害程度及发展趋势等，将城市轨道交通工程监测预警由大到小可分为一级、二级、三级和四级，分别用红色、橙色、黄色和蓝色表示，红色为最高警级。
３．２ 监测预警分类研究认为，工程监测预警可分为单一监测数据
２．２ 监测控制指标
工程监测的控制指标是影响工程监测预警的关键指标，必须慎重给定，目前通用的做法是由设计单位给出。同时，不同的监测项目应设置不同的控制指标，一般包括允许变化（变形或内力）控制值、平均变化速率和最大变化速率等。
工程支护结构的控制指标应根据相关技术标准，结合地质条件、周边环境条件、施工工法、结构型式和地区工程经验等综合分析确定。工程周边环境的控制指标应参考相关技术标准、类似工程经验，并在周边环境现状调查、现状评估和分析计算的基础上，结合产权单位的要求综合确定。当工程风险等级较高时，应进行专门的控制指标研究，并组织专家论证后确定。·２２·
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百
量工程安全隐患或不安全状态的预警。监测预警的红、橙、黄和蓝色四警级主要是以工程监测预警来进行预警管理的，是实施工程预警管理策略的主要依据。
其中，巡视预警可根据现场巡视内容、异常程度周边环境的影响程度等，结合地区经验制及对工程、
定相应的预警等级。如工程支护结构或周边土体的位移突然明显增长，支护结构体系出现过大变形、断裂，周边建筑结构、地面出现严重开裂，管线开裂及其他严重异常时属于红色巡视预警，应采取应急处置措施。
工程监测预警的等级需考虑单一或多个监测项目的预警的类别（监测综合预警与巡视预警）及数量、预警等级、工程风险等级及分布状况等影响因素综合确定，其相应的函数表达式为：
１２αα
·Ｄ＝βｌｌｌｌｌｌｌｌ１（１，２，３，４）·２（１，２，３，４）…ｆｆ
ｎα
·ｌｌｌｌｎ（１，２，３，４）ｆ
预警、监测综合预警和工程监测预警三类。３．２．１ 监测数据预警
监测数据预警是根据对某监测项目某监测点的实测数据与预先给定的预警值进行对比，因超出预警值而进行的预警。监测数据预警是一切预警的基只是针对具体监测数据因超标而进行的单一数础，
据预警，但不能完全反映监测项目或监测对象的安全状况。
工程监测数据分析处理是监测数据预测预警的工作基础，目前多采用散点图法和回归法，各地也可根据工程经验，结合科学先进的分析技术和手段（如，信息系统）推动该项工作的开展。
监测项目测点数据预警，北京采用变化量和变化速率的“双控”指标，对重大风险工程的监测数据预警细化到关键工序之中。
）黄色监测数据预警：“（双控”指标（变化量、１
变化速率）均超过监测控制指标的７或双控０％时，指标之一超过控制指标的８５％时。
（）橙色监测数据预警：“双控”指标均超过控２
制指标的８或双控指标之一超过控制指５％时，标时。
（）红色监测数据预警：“双控”指标均超过控３制指标，或实测变化速率出现急剧增长时。
而广州、深圳一般取控制指标的８０％为警戒值；天津取８０～９０％为预警值。建议各地可根据各地轨道交通工程特点、建设管理经验等进行合理确定预警值。
３．２．２ 监测综合预警
监测综合预警是综合考虑某一监测项目的监测数据预警点数量、位置分布及预警等级情况等进行的预警。监测综合预警能较好地反映工程监测项目因监测数据超标的不安全程度大小，一定程度上是真正意义的监测预警。这样可避免因监测数据预警点多、又无法掌握是否存在监测预警或不安全状态，给相关监控管理方决策和解决工程实际问题造成困扰。
３．２．３ 工程监测预警
工程监测预警是指通过综合分析监测综合预警和巡视预警结果，对工程监测项目或监测对象乃至整个工程项目的不安全程度进行的警情预测判定。工程监测预警是一种广义的、高层次、基于各种监测数据和巡视信息以保证工程自身和周边环境安全的复合型、本质的工程预警，是一种完整意义、真正考
式中：
——工程监测预警等级；Ｄ—
———工程风险等级影响因子；β
…，——不同的监测项目；ｆｆｆ１，２，ｎ—
…，——不同监测项目的权重；ααα１，２，ｎ———蓝色、黄色、橙色和红色预警监ｌｌｌｌ１，２，３，４—
测项目的数量。
、工程监测预警类似于中医的“望、闻（巡视）问、”，切（监测）各影响因素的权重可根据具体工程或监测项目的特点具体确定。工程实际中应紧密结合当地工程经验，可采用综合对比分析、现场会商和专家论证等方法综合确定。
４ 工程监测预警的管理
４．１ 预警管理模式及责任机制
４．１．１ 监测预警管理模式
目前，国内主要轨道交通建设城市多采用三层管理模式，并多依托远程监控管理信息系统进行工监控管理中程监测预警管理。北京包括公司层（
、心）项目管理层（监控管理分中心）和现场实施层；、上海包括集团层面（总监控中心）项目公司层面（分；监控中心）和实施层（总包、设计、监测、监理）南京、包括地铁总公司（远程监控总中心）建设分公司（远程监控中心）和现场执行小组（监测、项目工程师、施；、工、监理）杭州包括指挥层（集团公司、专家组）中间管理层（远程监控管理中心）和现场执行小组（业
·２３·
城市轨道交通究
。主代表、设计、施工、监理、第三方监测）
经研究，根据国家现行法律法规规定的工程建设参与方的安全质量责任，结合当前较多的三层机构管理模式，工程监测预警也应实施相应的三级预警分层管理，一般包括建设管理层（建设主管部门及、相关政府管理部门、建设单位）现场监管层（监理单位或建设单位委托的现场工程安全咨询机构）和监土建施工单位、监测单位等，见图测预警实施层（）
。１
研
２０１２年
预警信息报告和监测综合预警的响应与处置。
设计单位负责参与工程监测结果的分析、监测综合预警信息的响应与处置。４．２ 监测预警管理的内容及流程
针对城市轨道交通工程监测预警（如前所述，为，广义上的工程本质预警）工程监测预警的管理主要包括：预警信息上报、响应、处置和消警等内容。响应和处置４．２．１ 监测预警的信息上报、
预警信息报送形式一般包括书面报送、远程监控系统报送、电话报送、短信报送等。遇红色警情必须以最快捷、有效的方式第一时间上报。监测预警实施层应根据警情采取加强监测、巡视和必要的先期风险处置。现场监管层收到预警信息后，应及时组织分析，判定监测预警等级，并进行发布和反馈。施工单位负责实施相关风险处置措施。
）蓝色监测预警应于确定时起１天内报送施（１
工、第三方监测和设计单位。施工和第三方监测单位应加大监测频率，监理、咨询单位加强监督。（）黄色监测预警应于确定时起４ｈ内报送施２工、第三方监测、设计和建设单位业主代表。施工和第三方单位应加大监测频率和结果分析，监理、咨询单位和建设单位业主代表加强监督。
）橙色监测预警应于确定时起１ｈ内报送施（３工、第三方监测、设计和建设单位。建设单位负责组织相关参建方进行分析处理，并根据监理、咨询单位或专家的预警处理意见，会同相关方及时制定处理方案，监督预警处置。
（）红色监测预警应于确定时起立即以有效、４
快捷的方式报送相关参建单位、周边环境产权单位和建设主管部门。由建设主管部门组织相关参建方进行分析处理，制定处理方案，监督预警处置。（）当发生工程重大突发风险事件时，应首先５
采取有关处理措施，并第一时间上报建设主管部门和工程相关参建方单位负责人，必要时越级上报建设主管部门、政府相关管理部门和社会救援机构等。预警信息的上报、响应和处置流程见图２。４．２．２ 监测预警的消警
当预警期间没有发生工程自身或环境风险事故，没有次生灾害发生且监测预警处置已结束时，施工单位可提出消警申请，监理或工程安全咨询机构评定后确定是否消警。
消警应遵循谨慎、可靠的原则，对于状况不明、边界条件模糊、缺乏分析支撑、目前技术认知难以确
图１ 工程监测预警管理组织机构框图
４．１．２ 工程建设相关方责任
政府相关管理部门负责检查监督工程参建各方的预警实施及管理工作，工程出现重大突发事件时按照有关规定进行应急组织、处置与救援工作。
建设单位作为轨道交通工程的总体管理单位，是监测综合预警发布、响应与处置的监督管理和组织协调主体，负责组织制定工程监测预警管理标准、及时反馈和上报（必要时上报建设主管部门和政府相关管理部门）工程监测预警信息，并监督预警落实情况。
监理单位或建设单位委托的现场工程安全咨询机构是工程监测综合预警的发布主体和现场监督管理主体，负责工程综合监测预警的分析、发布与响应，并监督管理工程监测及分析、预警信息的形成与报告、监测预警的响应与处置等工作。
施工单位是施工监测预警信息的报告主体和监现场巡视预警和监测综合预警的处置测数据预警、
与响应实施主体，负责施工监测实施、施工监测与巡视结果分析、预警信息上报及各类监测预警的响应和处置。
第三方监测单位是第三方监测预警信息的报告主体，负责第三方监测实施、第三方监测结果分析、·２４·
第２期
百
容，需在严格遵循现行法律法规的基础上根据轨道交通工程的特点和实际进行，建设、施工、监理方责任重大。
）随着城市轨道交通工程监测预警工作的开５展，监测预警应不断总结经验、加强监测预警技术创应用科学、先进的信息化技术和管理手段，以满新，
足国内城市轨道交通迅猛发展和安全质量管理的需要。
定的监测预警不予消警。监测预警消除后，仍然应继续跟踪相应监测指标和工程安全状态。对于高级别风险工程和红色预警的消警，尚应组织专家论证确定
。
参考文献
［社会风险预警研究［北京：经济管理出版１］Ｍ］． 陈秋玲．
社，２０１０．
［，，２］ｅｍｅｔｒｉｏｕｓＣ．Ｋｏｕｔｓｏｆｔａｓｅｔｅ．ＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎＣｕｔ Ｄ －ｇ
［］ａｎｄｏｖｅｒＣｏｎｓｔｒｕｅｔｉｏｎｏｆＭｕｎｉＭｅｔｒｏＴｕｍｂａｃｋＰｒｏｅｃｔＪ．－Ｃ ｊ，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄＧｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ ｇｇ（）：２０００４６８．
［，３］ｈｕｎｓｉｋＹｏｏＹｏｕｎｏｏＪｅｏｎｅｔｃ．ＩＴｂａｓｅｄｔｕｎｎｅｌｌｉｎｒｉｓｋ Ｃ －Ｗ － ｇｇｇ
ｓｔｅｍ（ＩＴ－ＴＵＲＩＳＫ）－Ｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｎｄｍａｎａｅｍｅｎｔ ｓ ａｙｐｇｉｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｎｄｎｄｅｒｒｏｕｎｄａｃｅ Ｕ Ｓｐｇｇｐ ａ，（）：Ｔｅｃｈｎｏｌｏ２００６２１１９０．ｇｙ
［，，４］ｉｃｈａｒｄＪ．ＦｉｎｎｏＦｒａｎｋＴ．Ｖｏｓｓ．ＪｒＥｄｗｉｎＲｏｓｓｏｗａｎｄＪ． Ｒ
Ｂｌａｃｋｂｕｒｎ．ＥｖａｌｕａｔｉｎＤａｍａｅＰｏｔｅｎｔｉａｌｔｏＢｕｉｌｄｉｎｓＴａｎｎｅｒ ｇｇｇ ＡｆｆｅｃｔｅｄｂＥｘｃａｖａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄ ｙ
图２ 工程监测预警信息管理流程
，（）：ＧｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ２００５，１３１１０１１１９． ｇｇ
［］基坑变形灰色预测预警系统，勘察科学技术［５］Ｊ．２０００ 李宏义．
（）：６４０．
［］深基坑工程监测数据处理与预测报警系统［施工６］Ｊ． 胡友健．
（）：技术，２００１３１３０．
［基于反演理论的深基坑工程预警系统研究［南７］Ｄ］． 梁培新．
京：东南大学，２００５．
［王兴华．地铁施工灾害预警指标体系的设计与分析８］ 陈伟珂，
［］（）：城市轨道交通研究，Ｊ．２００７１０２５．
［］郑仪，王原嵩．基坑变形监测及预警技术［岩土工９］Ｊ． 宋建学，
（）：程学报，２００６１１１８８９．
［盾构法隧道施工监测数据处理与预警、报警研究［１０］Ｄ］． 钟山．
上海：同济大学，２００６．
［］建（构）筑物的变形控制指标［岩土力学，１１］Ｊ．２０１０，１１ 吴锋波．
（）：３１卷增刊２３０８．
［］北京地铁建设安全管理创新研究［都市快轨交通，１２］Ｊ． 罗富荣．
（）：２００９，２２２９．
［张成满，马雪梅．城市轨道交通安全风险技术管理体系１３］ 金淮，
］（）：的建立［都市快轨交通，Ｊ．２０１０，２３１３４．
５ 结论与建议
）当前我国城市轨道交通建设发展迅猛，工程１
监测及预警理论初步形成，需全面规范工程监测及预警技术，健全科学、普适的工程监测预警管理制度。
）考虑城市轨道交通工程的特点及监测预警２的内容、现状，可细分为监测数据预警、监测综合预警和工程监测预警三类。其中控制指标、监测数据预警点数量、分布及预警等级、工程风险等级及分布状况和现场巡视异常情况是其主要考量因素。）结合现行法律法规和已有成熟做法，工程监测３
预警等级可由大到小分为一级、二级、三级和四级（分。别用红色、橙色、黄色和蓝色表示，红色为最高警级））工程监测预警管理包括预警的分层级管理４模式、责任主体、预警上报、响应、处置和消警等内檿檿檿檿殨
（）收稿日期：２０１１－０４－１１
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿殨
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