北京市突發地質災害監測設備施工質量監理實踐與分析

陳柘舟 常思源 張玲玲 胡福根 劉明坤

摘 要：在突發地質災害防治中，監測和預警是極為重要的措施。近年來，隨著自動化監測技術逐漸成熟，各省市也在逐步建設完善基于野外設備監測的突發地質災害監測預警系統。在該類項目實施中，遇到了行業標準化程度低、質量驗收依據不明確等問題。本文基于北京市突發地質災害監測預警系統的施工監理實踐，介紹了北京市突發性地質災害監測設備施工的特點，根據其特點對項目進行了分解，從監理角度分析了突發地災監測工程施工的質量控制要點及監理措施，形成了一套適用于北京市的地災監測工程監理方法。

關鍵詞：突發地質災害;監測設備;監理;質量控制

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

突發地質災害的監測工作歷時悠久，監測技術發展迅速。早期，主要采用人工監測手段，測量結果受外界因素和主觀因素影響，存在很大誤差，且費時費力。隨著通信技術的迅速發展，現今地質災害監測技術已發展成為一項集地質災害形成機理、監測儀器、時空技術和預報技術為一體的綜合技術（韓子夜等，2005年）。目前，國內外的突發地質災害監測系統多運用降雨、視頻、含水率、泥位、地聲、深部位移、地表位移等監測手段，部分監測系統可實現全天候動態監測和實時分析處理（汪民，2019年）。

北京地區由于受地形地質條件復雜、斷裂構造發育、降水時空分布不均勻等自然條件的影響，加上人類活動帶來的明顯地質環境問題，存在泥石流、崩塌、采空塌陷、滑坡等突發地質災害，具有災種多、群發性、高隱蔽性、高突發性和時間上的集中性等特點（齊干等，2019）。近年來，北京市先后開展了突發地質災害監測預警系統一期與二期建設工程，布設各類儀器監測點對各種災害隱患實施專業監測，目前已完成了477處災害隱患點的建設任務。監測設備野外施工安裝的質量是保證監測數據、圖像傳輸準確有效的基礎，但由于其涉及行業跨度較大，現行各類規范及標準中未完全明確其質量檢查方法與驗收標準，在施工監理過程中往往無法全面把握其質量控制的要點。

1 北京市突發性地質災害監測設備施工特點

1.1 點多面廣

北京市突發地質災害發育有泥石流、崩塌、滑坡和采空塌陷等類型，主要分布在西山和北山的溝谷、陡坡、采煤分布集中地區及構造活動較強烈的地區。全市突發地質災害易發區面積為9169.2 km2，占全市總面積的55.87%，其中高、中、低易發區面積分別為3019.3km2、3491.1km2和2658.8km2，占全市總面積的18.40%、21.27% 和16.20%（2018年北京市地質環境公報，2019）。北京市突發地質災害監測預警系統二期工程設計完成365處災害隱患點的建設任務，點位分布于房山、門頭溝、昌平、懷柔、平谷、延慶等多個遠郊區縣。以泥石流監測項目為例，監測設備共計1040臺，分布于北京北部、西部淺山區330條泥石流溝內，整體覆蓋面積較廣、局部點位分散。點多面廣的特點，可導致施工標準化低、質量特性難以統一等施工難點，也對監理全面地把控施工質量造成了一定的困難。

1.2 設備類型多樣

突發地質災害監測根據監測災種的不同，需部署不同的監測設備（賈三滿等，2017），北京市突發地質災害監測預警系統對泥石流、崩塌、滑坡和采空塌陷部署的監測設備見表1。不同災害類型監測設備的施工工藝、安裝方法具有一定的差異性，導致其施工的關鍵工序和質量控制要點也不盡相同，且具有較強的專業性，對監理準確、合理部署質量控制措施造成了一定的困難。

1.3 施工條件復雜

突發地質災害隱患點多分布于溝谷、陡坡、采煤分布集中地區及構造活動較強烈的地區，監測點位的施工條件較為復雜（王瑞霞等，2015）。以采空塌陷監測為例，監測點位的選取需遵循地表監測與地下監測相結合、淺部監測與深部監測相結合、內因監測與誘因監測相結合、現象監測與本質監測相結合的原則。其中，雨量監測站需布設在采空區域范圍外穩定巖土體上;深部位移監測站需布設采空區邊緣發生變形的范圍內;土壤含水率監測站需布設在采空區頂蓋松散物質堆積厚度較大處;微震監測需布設在采空區易發生冒落、巖體開裂的區域。

各類監測站施工選取的地形條件均不相同，加之山區作業面狹窄，物料二次搬運困難等因素，導致施工動態變化較大，存在一定的質量和安全隱患，監理需結合現場的復雜條件靈活、合理控制施工質量。

2 北京市突發性地質災害監測設備施工分解

施工任務的分解是系統開展施工、合理布置監理工作的前提，也是監理在工程準備階段的質量控制要點。突發性地質災害監測設備的施工區別于地質災害治理工程、建筑工程，沒有明確的規范確定分部分項工程的劃分，標準化程度相對較低。因此，在分解施工任務時，需結合施工特點和質量差異性靈活劃分分部、分項工程和檢驗批次。

北京市突發地質災害監測預警系統設備施工依據施工流程和節奏可劃分為4個分部工程：設備進場、基礎施工、設備安裝和設備調試。其中，“設備進場”和“設備調試”分部工程主要的質量差異性在于設備自身，屬于影響質量的內部因素，可依據設備批次和設備類型細化分項工程和檢驗批次;“基礎施工”和“設備安裝”分部工程主要的質量差異性在于氣候環境、施工班組、施工原材料等，屬于影響質量的外部因素，可依據施工位置、施工班次等細化分項工程和檢驗批次。以“密云區、懷柔區泥石流監測項目”為例，該單位工程可劃分為4個分部工程、8個分項工程和56個檢驗批次（表2）。

3 設備進場質量控制要點與監理措施

設備進場分部工程是監測工程的首要環節，進場的設備為監測的核心設備，包含各類傳感器、傳輸模塊等，不包含基礎施工使用的原材料和安裝使用的輔助材料。

設備進場分部工程的質量控制要點在于設備自身，考慮到野外監測的惡劣環境，設備的耐久性和適用性應進行重點控制。目前，國內突發性地質災害監測設備生產廠家主要的生產模式為：采購或生產監測傳感器、北斗接收機、攝像頭等組件，自行研發數據采集、傳輸模塊，再通過電纜、鋼管等輔材集成為項目所需的成品設備。各類組件的質量決定了監測數據的準確性和設備的耐久性，采集、傳輸模塊的質量決定了監測設備的適用性。

針對設備進場階段的質量控制要點，監理可采用跟蹤調查、開箱檢查等措施進行質量控制。跟蹤調查應在設備進場前進行，監理單位需核實設備各組件的技術參數是否符合合同和投標文件的約定，并要求施工單位提供的相關質量文件，如組件的產品合格證、使用說明、檢測報告等。設備進場后，監理單位應聯合建設單位共同開箱檢查，按照設備清單清點組件、零件等是否齊全，核實主要儀器型號規格是否與清單一致，并檢查設備各部位儀器、零部件、附件等有無銹蝕和破損。當進場設備的數量較大時，開箱檢查可采取抽檢的方式進行，可參照《計數抽樣檢驗程序》確定抽檢頻次與組距。

4 基礎施工質量控制要點與監理措施

基礎施工分部工程包括原材料進場、基槽開挖、隱蔽工程施工（接地體、傳感器埋設，原狀土取樣）、混凝土澆筑等多道工序，施工工藝較為簡單。但設備的建設地點多位于溝谷、山頂等位置，作業條件較為惡劣，且原材料二次搬運距離較遠，其施工質量主要受環境、人工等外部因素的影響。因此，監理在基礎施工階段應在核驗原材料的基礎上，重點對基槽開挖和隱蔽工程施工進行質量控制，可按圖1流程部署見證取樣、驗槽、旁站等監理措施。

4.1 原材料進場

基礎施工階段進場的原材料主要有石子、砂、水泥、鋼筋地籠等，其中，石子、砂、水泥用于澆筑混凝土基礎，鋼筋地籠埋設于基礎內用于固定地表設備。監理在核驗原材料時，可參照《房屋建筑工程和市政基礎設施工程實行見證取樣和送檢的規定》對石子、砂、水泥、地籠鋼筋原材和地籠焊接件的取樣送檢進行見證，并根據劃分的檢驗批次對地籠成品進行規格尺寸和觀感質量的抽檢。

4.2 基礎開挖和隱蔽工程施工

基礎開挖和隱蔽工程施工是基礎施工分部工程的關鍵工序，決定了監測設備的穩固性和可靠性。其中，基礎開挖的質量量化程度高，監理可以事后控制為主，在基槽施工完成后參加地基驗槽，重點復核基槽的規格、地基土質是否與勘查設計文件相符，并要求施工單位留存相關影像資料（圖2）。

隱蔽工程施工根據不同監測設備類別，涵蓋的施工內容也不盡相同，主要有混凝土澆筑、接地傳感器埋設、鉆孔施工等。其質量受作業人員、材料、施工環境等外部因素影響較大，監理應根據不同設備的特點進行事前、事中和事后控制。

以混凝土澆筑為例，監理在施工前應檢查施工單位提供原材料的檢測報告和配合比通知單，確認合格后可同意進行澆筑;在澆筑過程中監理應進行旁站監督，重點關注施工工藝是否符合《混凝土結構工程施工規范》，并根據檢驗批次見證施工單位留取混凝土試塊;在澆筑完成后監理應定期檢查混凝土的養護情況，防止混凝土結構出現較大裂縫，在山區氣溫較低的環境施工時應要求施工單位加強混凝土結構的養護措施，可適當覆蓋棉被、草簾等進行保溫。

5 設備安裝質量控制要點與監理措施

設備安裝分部工程在設備進場、基礎施工完成后進行，包含輔材進場（立桿、橫桿、法蘭、護欄等）、輔材安裝、監測設備安裝等工序，整體安裝工藝較為簡單。但由于設備長期處于野外山區的露天環境，且監測設備對安裝的水平度、垂直度等要求較高，所以為了保證設備在野外的有效監測，監理應重點針對設備的耐久性和可靠性部署相應的監理措施。可按圖3流程進行監理工作。

5.1 輔材進場

設備安裝階段進場的主要輔材有立桿、橫桿、法蘭、護欄等，用于固定、保護監測設備，為設備長期穩定的監測提供基礎條件。監理在核驗輔材時，一方面應檢查其規格尺寸是否符合設計要求，另一方面應重點檢查輔材的鍍鋅層質量。

鍍鋅層的質量決定了輔材的防腐耐蝕能力，監理在核驗時可參照《鋅鍍層質量檢驗》，要求施工單位提供輔材的耐蝕性試驗報告，同時檢查輔材的外觀質量，鍍鋅層應是稍帶淺藍色調的銀白色，結晶應均勻、細致，當外觀質量出現鍍層粗糙、燒焦、買點、黑點、起泡、脫落或鍍層呈樹枝狀、海綿狀和條紋狀等缺陷時，監理應要求施工單位退回該批次輔材。

5.2 設備及輔材安裝

設備及輔材安裝是設備調試前的最后一道施工工序，在基礎施工、設備材料均合格的前提下，其質量因素主要受班組人員施工水平、施工環境等外部因素影響，并且由于設備安裝的專業性較強，監理應重點進行事前質量控制。一方面，監理應詳讀設備安裝圖紙，了解各類設備的安裝工藝與方法，另一方面，監理應督促施工單位對安裝班組進行培訓指導，檢查其技術交底記錄。

針對不同種類的設備安裝，監理應采取不同的控制措施。雨量、次聲、泥水位等地表以上的監測設備，可以事后質量控制為主，在安裝完成后檢查其結構、水平度、垂直度是否符合設計要求，并對法蘭、螺栓等輔材的穩固程度進行檢查。微震、深部位移等地表以下的監測設備，應以事中控制為主，在傳感器安裝時進行旁站，保證設備的地下安裝位置滿足、安裝方法滿足設計要求。

以一體化深部位移監測站安裝為例，該監測站的傳感裝置（測頭）埋置于地下鉆孔內，通信、供電裝置及輔材于地表安裝。監理應對傳感器的埋設進行旁站，依據設備的安裝特點，旁站時應重點關注以下內容：1）測斜管是否位于鉆孔中心;導槽方向是否與預計的巖體移動放線相同;2）鉆孔內電纜、測頭有防水措施，且綁扎牢固;3）測頭是否放置于勘查指定的深度，且極性正確。對于地表設備的安裝，監理可在安裝完成后進行檢查，重點檢查以下內容：1）使用靠尺、水平尺檢查立柱的垂直度和基座的水平度;2）使用扳手復核法蘭及抱箍的固定情況;3）檢查線纜保護情況，觀察線纜是否采用波紋管保護完全。

6 設備調試質量控制要點與監理措施

設備調試分部工程是監測工程交付使用前的最終環節，是保障監測數據有效性和傳輸穩定性的重要程序，包含現場調試和聯控聯調兩部分內容。其中，現場調試可驗證野外監測數據的準確性與有效性，聯控聯調可驗證監測數據的傳輸、接受是否及時、穩定。監理應在施工單位自檢合格的基礎上，協同建設單位抽查設備調試過程，確保設備的調試結果符合建設單位的監測要求（圖4）。

根據北京市突發地質災害監測預警系統建設經驗，在現場調試中可采取以下幾種方法：1）雨量監測站的調試可在雨量筒中緩慢導入水100mL，儀器會自動觸發，上報數據應在3.0mm左右;2）泥水位監測站的調試可在傳感器監測范圍內放置紙箱、鐵板等塊狀物體模擬泥水位變化，并檢查泥水位讀數是否發生變化，變化數值是否符合實際;3）次聲監測站的調試可使用次聲模擬器或安全的次聲聲源，檢查次聲讀數是否發生變化;4）土壤含水率傳感器測試：記錄傳感器的初始讀數，核對原狀土送檢試驗報告是否一致。

7 結論

本文結合北京市突發地質災害監測設備施工監理實踐，對目前在此類項目中質量控制要點與監理措施進行了梳理和思考，主要有以下方面的認識：

（1）突發地質災害監測設備的施工可根據施工順序進行分解，可劃分為“設備進場”“基礎施工”“設備安裝”和“設備調試”4個分部工程。其中，“設備進場”和“設備調試”分部工程可依據設備批次和設備類型進一步細化分解;“基礎施工”和“設備安裝”分部工程可依據施工位置、施工班次等進一步細化分解。

（2）“設備進場”和“設備調試”是保證監測精度的基礎，屬于質量的內部因素，監理可從對象的適用性方面進行質量控制，應嚴格審查設備的質量證明文件，執行開箱檢查，追蹤調試結果。

（3）“基礎施工”和“設備安裝”是保證設備安全穩固的基礎，屬于質量的外部因素，監理可從對象的耐久性和安全性方面進行質量控制，應嚴格審查輔材的質量，執行見證取樣，對關鍵工序進行旁站。

（4）目前，突發地質災害監測工程仍屬于非標準化工程，監理人無明確規范、標準參照的條件下，必須詳讀設計文件，依據工程特點和實際情況明確質量控制的要點，并選取最為適用的規范進行檢查和驗收。同時，希望有關部門盡快編制此類規范、規程，健全地質災害監測工程的施工、監理制度，完善地質災害防治體系，更好地保障廣大人民群眾生命財產安全。

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