北京市突发地质灾害监测设备施工质量监理实践与分析

2020-07-07陈柘舟常思源张玲玲胡福根刘明坤

城市地质 2020年2期

陈柘舟常思源张玲玲胡福根刘明坤

摘要：在突发地质灾害防治中，监测和预警是极为重要的措施。近年来，随着自动化监测技术逐渐成熟，各省市也在逐步建设完善基于野外设备监测的突发地质灾害监测预警系统。在该类项目实施中，遇到了行业标准化程度低、质量验收依据不明确等问题。本文基于北京市突发地质灾害监测预警系统的施工监理实践，介绍了北京市突发性地质灾害监测设备施工的特点，根据其特点对项目进行了分解，从监理角度分析了突发地灾监测工程施工的质量控制要点及监理措施，形成了一套适用于北京市的地灾监测工程监理方法。

关键词：突发地质灾害;监测设备;监理;质量控制

Abstract： In the prevention and control of emergent geological hazards （EGH）， monitoring and forecasting-warning are important measures. In recent years， with the gradual maturity of automatic monitoring technology， many provinces and cities are gradually building and improving EGH monitoring and forecasting-warning system based on automatic monitoring equipment. In the implementation of this type of project， there are some problems such as low industry standardization and unclear quality acceptance basis. Based on the practice of construction supervision of the EGH monitoring and forecasting- warning system in Beijing， this paper introduces the characteristics of the construction of EGH monitoring equipment of the Beijing City， decomposes the project according to its characteristics， and analyzes the monitoring of EGH from the perspective of supervision， establishes a set of supervision methods for EHG projects. .

Keywords： Emergent geological hazards; Monitoring equipment; Supervision; Quality controlling

0 引言

突发地质灾害的监测工作历时悠久，监测技术发展迅速。早期，主要采用人工监测手段，测量结果受外界因素和主观因素影响，存在很大误差，且费时费力。随着通信技术的迅速发展，现今地质灾害监测技术已发展成为一项集地质灾害形成机理、监测仪器、时空技术和预报技术为一体的综合技术（韩子夜等，2005年）。目前，国内外的突发地质灾害监测系统多运用降雨、视频、含水率、泥位、地声、深部位移、地表位移等监测手段，部分监测系统可实现全天候动态监测和实时分析处理（汪民，2019年）。

北京地区由于受地形地质条件复杂、断裂构造发育、降水时空分布不均匀等自然条件的影响，加上人类活动带来的明显地质环境问题，存在泥石流、崩塌、采空塌陷、滑坡等突发地质灾害，具有灾种多、群发性、高隐蔽性、高突发性和时间上的集中性等特点（齐干等，2019）。近年来，北京市先后开展了突发地质灾害监测预警系统一期与二期建设工程，布设各类仪器监测点对各种灾害隐患实施专业监测，目前已完成了477处灾害隐患点的建设任务。监测设备野外施工安装的质量是保证监测数据、图像传输准确有效的基础，但由于其涉及行业跨度较大，现行各类规范及标准中未完全明确其质量检查方法与验收标准，在施工监理过程中往往无法全面把握其质量控制的要点。

1 北京市突发性地质灾害监测设备施工特点

1.1 点多面广

北京市突发地质灾害发育有泥石流、崩塌、滑坡和采空塌陷等类型，主要分布在西山和北山的沟谷、陡坡、采煤分布集中地区及构造活动较强烈的地区。全市突发地质灾害易发区面積为9169.2 km2，占全市总面积的55.87%，其中高、中、低易发区面积分别为3019.3km2、3491.1km2和2658.8km2，占全市总面积的18.40%、21.27% 和16.20%（2018年北京市地质环境公报，2019）。北京市突发地质灾害监测预警系统二期工程设计完成365处灾害隐患点的建设任务，点位分布于房山、门头沟、昌平、怀柔、平谷、延庆等多个远郊区县。以泥石流监测项目为例，监测设备共计1040台，分布于北京北部、西部浅山区330条泥石流沟内，整体覆盖面积较广、局部点位分散。点多面广的特点，可导致施工标准化低、质量特性难以统一等施工难点，也对监理全面地把控施工质量造成了一定的困难。

1.2 设备类型多样

突发地质灾害监测根据监测灾种的不同，需部署不同的监测设备（贾三满等，2017），北京市突发地质灾害监测预警系统对泥石流、崩塌、滑坡和采空塌陷部署的监测设备见表1。不同灾害类型监测设备的施工工艺、安装方法具有一定的差异性，导致其施工的关键工序和质量控制要点也不尽相同，且具有较强的专业性，对监理准确、合理部署质量控制措施造成了一定的困难。

1.3 施工条件复杂

突发地质灾害隐患点多分布于沟谷、陡坡、采煤分布集中地区及构造活动较强烈的地区，监测点位的施工条件较为复杂（王瑞霞等，2015）。以采空塌陷监测为例，监测点位的选取需遵循地表监测与地下监测相结合、浅部监测与深部监测相结合、内因监测与诱因监测相结合、现象监测与本质监测相结合的原则。其中，雨量监测站需布设在采空区域范围外稳定岩土体上;深部位移监测站需布设采空区边缘发生变形的范围内;土壤含水率监测站需布设在采空区顶盖松散物质堆积厚度较大处;微震监测需布设在采空区易发生冒落、岩体开裂的区域。

各类监测站施工选取的地形条件均不相同，加之山区作业面狭窄，物料二次搬运困难等因素，导致施工动态变化较大，存在一定的质量和安全隐患，监理需结合现场的复杂条件灵活、合理控制施工质量。

2 北京市突发性地质灾害监测设备施工分解

施工任务的分解是系统开展施工、合理布置监理工作的前提，也是监理在工程准备阶段的质量控制要点。突发性地质灾害监测设备的施工区别于地质灾害治理工程、建筑工程，没有明确的规范确定分部分项工程的划分，标准化程度相对较低。因此，在分解施工任务时，需结合施工特点和质量差异性灵活划分分部、分项工程和检验批次。

北京市突发地质灾害监测预警系统设备施工依据施工流程和节奏可划分为4个分部工程：设备进场、基础施工、设备安装和设备调试。其中，“设备进场”和“设备调试”分部工程主要的质量差异性在于设备自身，属于影响质量的内部因素，可依据设备批次和设备类型细化分项工程和检验批次;“基础施工”和“设备安装”分部工程主要的质量差异性在于气候环境、施工班组、施工原材料等，属于影响质量的外部因素，可依据施工位置、施工班次等细化分项工程和检验批次。以“密云区、怀柔区泥石流监测项目”为例，该单位工程可划分为4个分部工程、8个分项工程和56个检验批次（表2）。

3 设备进场质量控制要点与监理措施

设备进场分部工程是监测工程的首要环节，进场的设备为监测的核心设备，包含各类传感器、传输模块等，不包含基础施工使用的原材料和安装使用的辅助材料。

设备进场分部工程的质量控制要点在于设备自身，考虑到野外监测的恶劣环境，设备的耐久性和适用性应进行重点控制。目前，国内突发性地质灾害监测设备生产厂家主要的生产模式为：采购或生产监测传感器、北斗接收机、摄像头等组件，自行研发数据采集、传输模块，再通过电缆、钢管等辅材集成为项目所需的成品设备。各类组件的质量决定了监测数据的准确性和设备的耐久性，采集、传输模块的质量决定了监测设备的适用性。

针对设备进场阶段的质量控制要点，监理可采用跟踪调查、开箱检查等措施进行质量控制。跟踪调查应在设备进场前进行，监理单位需核实设备各组件的技术参数是否符合合同和投标文件的约定，并要求施工单位提供的相关质量文件，如组件的产品合格证、使用说明、检测报告等。设备进场后，监理单位应联合建设单位共同开箱检查，按照设备清单清点组件、零件等是否齐全，核实主要仪器型号规格是否与清单一致，并检查设备各部位仪器、零部件、附件等有无锈蚀和破损。当进场设备的数量较大时，开箱检查可采取抽检的方式进行，可参照《计数抽样检验程序》确定抽检频次与组距。

4 基础施工质量控制要点与监理措施

基础施工分部工程包括原材料进场、基槽开挖、隐蔽工程施工（接地体、传感器埋设，原状土取样）、混凝土浇筑等多道工序，施工工艺较为简单。但设备的建设地点多位于沟谷、山顶等位置，作业条件较为恶劣，且原材料二次搬运距离较远，其施工质量主要受环境、人工等外部因素的影响。因此，监理在基础施工阶段应在核验原材料的基础上，重点对基槽开挖和隐蔽工程施工进行质量控制，可按图1流程部署见证取样、验槽、旁站等监理措施。

4.1 原材料进场

基础施工阶段进场的原材料主要有石子、砂、水泥、钢筋地笼等，其中，石子、砂、水泥用于浇筑混凝土基础，钢筋地笼埋设于基础内用于固定地表设备。监理在核验原材料时，可参照《房屋建筑工程和市政基础设施工程实行见证取样和送检的规定》对石子、砂、水泥、地笼钢筋原材和地笼焊接件的取样送检进行见证，并根据划分的检验批次对地笼成品进行规格尺寸和观感质量的抽检。

4.2 基础开挖和隐蔽工程施工

基础开挖和隐蔽工程施工是基础施工分部工程的关键工序，决定了监测设备的稳固性和可靠性。其中，基础开挖的质量量化程度高，监理可以事后控制为主，在基槽施工完成后参加地基验槽，重点复核基槽的规格、地基土质是否与勘查设计文件相符，并要求施工单位留存相关影像资料（图2）。

隐蔽工程施工根据不同監测设备类别，涵盖的施工内容也不尽相同，主要有混凝土浇筑、接地传感器埋设、钻孔施工等。其质量受作业人员、材料、施工环境等外部因素影响较大，监理应根据不同设备的特点进行事前、事中和事后控制。

以混凝土浇筑为例，监理在施工前应检查施工单位提供原材料的检测报告和配合比通知单，确认合格后可同意进行浇筑;在浇筑过程中监理应进行旁站监督，重点关注施工工艺是否符合《混凝土结构工程施工规范》，并根据检验批次见证施工单位留取混凝土试块;在浇筑完成后监理应定期检查混凝土的养护情况，防止混凝土结构出现较大裂缝，在山区气温较低的环境施工时应要求施工单位加强混凝土结构的养护措施，可适当覆盖棉被、草帘等进行保温。

5 设备安装质量控制要点与监理措施

设备安装分部工程在设备进场、基础施工完成后进行，包含辅材进场（立杆、横杆、法兰、护栏等）、辅材安装、监测设备安装等工序，整体安装工艺较为简单。但由于设备长期处于野外山区的露天环境，且监测设备对安装的水平度、垂直度等要求较高，所以为了保证设备在野外的有效监测，监理应重点针对设备的耐久性和可靠性部署相应的监理措施。可按图3流程进行监理工作。

5.1 辅材进场

设备安装阶段进场的主要辅材有立杆、横杆、法兰、护栏等，用于固定、保护监测设备，为设备长期稳定的监测提供基础条件。监理在核验辅材时，一方面应检查其规格尺寸是否符合设计要求，另一方面应重点检查辅材的镀锌层质量。

镀锌层的质量决定了辅材的防腐耐蚀能力，监理在核验时可参照《锌镀层质量检验》，要求施工单位提供辅材的耐蚀性试验报告，同时检查辅材的外观质量，镀锌层应是稍带浅蓝色调的银白色，结晶应均匀、细致，当外观质量出现镀层粗糙、烧焦、买点、黑点、起泡、脱落或镀层呈树枝状、海绵状和条纹状等缺陷时，监理应要求施工单位退回该批次辅材。

5.2 设备及辅材安装

设备及辅材安装是设备调试前的最后一道施工工序，在基础施工、设备材料均合格的前提下，其质量因素主要受班组人员施工水平、施工环境等外部因素影响，并且由于设备安装的专业性较强，监理应重点进行事前质量控制。一方面，监理应详读设备安装图纸，了解各类设备的安装工艺与方法，另一方面，監理应督促施工单位对安装班组进行培训指导，检查其技术交底记录。

针对不同种类的设备安装，监理应采取不同的控制措施。雨量、次声、泥水位等地表以上的监测设备，可以事后质量控制为主，在安装完成后检查其结构、水平度、垂直度是否符合设计要求，并对法兰、螺栓等辅材的稳固程度进行检查。微震、深部位移等地表以下的监测设备，应以事中控制为主，在传感器安装时进行旁站，保证设备的地下安装位置满足、安装方法满足设计要求。

以一体化深部位移监测站安装为例，该监测站的传感装置（测头）埋置于地下钻孔内，通信、供电装置及辅材于地表安装。监理应对传感器的埋设进行旁站，依据设备的安装特点，旁站时应重点关注以下内容：1）测斜管是否位于钻孔中心;导槽方向是否与预计的岩体移动放线相同;2）钻孔内电缆、测头有防水措施，且绑扎牢固;3）测头是否放置于勘查指定的深度，且极性正确。对于地表设备的安装，监理可在安装完成后进行检查，重点检查以下内容：1）使用靠尺、水平尺检查立柱的垂直度和基座的水平度;2）使用扳手复核法兰及抱箍的固定情况;3）检查线缆保护情况，观察线缆是否采用波纹管保护完全。

6 设备调试质量控制要点与监理措施

设备调试分部工程是监测工程交付使用前的最终环节，是保障监测数据有效性和传输稳定性的重要程序，包含现场调试和联控联调两部分内容。其中，现场调试可验证野外监测数据的准确性与有效性，联控联调可验证监测数据的传输、接受是否及时、稳定。监理应在施工单位自检合格的基础上，协同建设单位抽查设备调试过程，确保设备的调试结果符合建设单位的监测要求（图4）。

根据北京市突发地质灾害监测预警系统建设经验，在现场调试中可采取以下几种方法：1）雨量监测站的调试可在雨量筒中缓慢导入水100mL，仪器会自动触发，上报数据应在3.0mm左右;2）泥水位监测站的调试可在传感器监测范围内放置纸箱、铁板等块状物体模拟泥水位变化，并检查泥水位读数是否发生变化，变化数值是否符合实际;3）次声监测站的调试可使用次声模拟器或安全的次声声源，检查次声读数是否发生变化;4）土壤含水率传感器测试：记录传感器的初始读数，核对原状土送检试验报告是否一致。

7 结论

本文结合北京市突发地质灾害监测设备施工监理实践，对目前在此类项目中质量控制要点与监理措施进行了梳理和思考，主要有以下方面的认识：

（1）突发地质灾害监测设备的施工可根据施工顺序进行分解，可划分为“设备进场”“基础施工”“设备安装”和“设备调试”4个分部工程。其中，“设备进场”和“设备调试”分部工程可依据设备批次和设备类型进一步细化分解;“基础施工”和“设备安装”分部工程可依据施工位置、施工班次等进一步细化分解。

（2）“设备进场”和“设备调试”是保证监测精度的基础，属于质量的内部因素，监理可从对象的适用性方面进行质量控制，应严格审查设备的质量证明文件，执行开箱检查，追踪调试结果。

（3）“基础施工”和“设备安装”是保证设备安全稳固的基础，属于质量的外部因素，监理可从对象的耐久性和安全性方面进行质量控制，应严格审查辅材的质量，执行见证取样，对关键工序进行旁站。

（4）目前，突发地质灾害监测工程仍属于非标准化工程，监理人无明确规范、标准参照的条件下，必须详读设计文件，依据工程特点和实际情况明确质量控制的要点，并选取最为适用的规范进行检查和验收。同时，希望有关部门尽快编制此类规范、规程，健全地质灾害监测工程的施工、监理制度，完善地质灾害防治体系，更好地保障广大人民群众生命财产安全。

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