地鐵明挖車站軍便梁變形監測

馬曉暉

1 工程概況

北京地鐵大興線黃村西大街站位于現興華大街和黃村西大街交叉路口下，車站總長度為232.2 m，總寬度為20.9 m，頂板覆土厚度為3 m，車站為地下2層 3跨箱形框架結構、島式車站，車站采用明挖法施工。站后設小交路折返線，與車站合槽施工，折返線結構為多跨單層箱涵結構，頂板覆土8.8 m，總寬度20.9 m，總長度251.65 m，總建筑面積18 466 m2。

興華大街與黃村西大街為大興區主干道路，商業繁華路段，地面交通十分繁忙，車流量大，車站施工采用明挖法施工，交叉路口處采用鋪蓋法施工。

軍用梁架設施工段為交叉路口鋪蓋法施工段，此段先期施行交通導改，施作圍護樁及冠梁，待開挖第一層土方并架設第一道鋼支撐完畢后，架設軍用梁，恢復路面交通。

2 車站臨時鋪蓋工程施工設計總說明

為了最大限度減小車站施工對地面交通的影響，同時滿足車站工期要求，結合車站范圍內的地質資料，黃村西大街站路口站位處采用滿足城市A級道路荷載和交通能力要求的軍用梁等構件快速形成臨時路面系統，保證東西向15 m寬(四車道)通行能力。

車站鋪蓋段基坑東西寬22.5 m，南北長30 m，擬采用24.48 m的加強型六四式鐵路軍用梁鋪設。

3 橋體監測方法及控制

3.1 目的和意義

1)通過準確地了解本車站主體基坑的各項變形監測成果和結構安全性能分析、變化及發展趨勢，及時把握施工安全狀態。2)通過對變形監測成果的分析和研究在預報下一施工步驟地層、支護的穩定、受力情況和地表沉降等，并對施工措施提出相關建議，保證能夠正確監控施工，并為設計和施工提供依據。3)通過對軍用梁變形監測成果的分析和研究，保證軍便梁安全使用，施工正常進行，對今后相關工程提供可靠的基礎數據。

表1 軍便梁監測項目、內容一覽表

3.2 監測項目和內容及監測點示意圖

軍便梁監測項目、內容一覽表見表 1。

3.3 各監測項目監測點布設

3.3.1 軍便梁周邊地表沉降監測

采用本單位既有施工控制水準點作為基準點，并且進行周期性連續監測。工作點的測設，用二等水準測量要求，將基準點的高程引測到軍便梁附近。

1)監測目的。監測車站基坑開挖和軍便梁使用過程中坑邊土體的穩定性。

2)監測方法及精度要求。采用精密水準儀及銦鋼尺測讀地表監測點的高程，量測精度為0.3 mm。

3)沉降值計算。地表監測基點為標準水準點(高程已知)，監測時通過測得各測點與水準點(基點)的高程差ΔH，可得到各監測點的標準高程Δht，然后與上次測得高程進行比較，差值 Δh即為該測點的沉降值。即:

4)監測數據及歷時曲線分析。圖表具有較好的視覺效果，可方便查看數據的差異、圖形和預測趨勢。在沉降量曲線圖中，可以直接查看到最小沉降點和最大沉降點。當沉降趨勢較明顯時，可引起關注(見表2，圖1)。

表2 軍便梁周邊地表沉降量統計表(選取6個測點的5期數據)

3.3.2 承臺(冠梁)垂直及水平位移監測

1)監測目的。軍便梁架設在車站冠梁上，自身重力加之過往車輛的重力對承臺(冠梁)造成垂直位移。監測車站基坑開挖和軍便梁使用過程中樁墻背后土壓力和圍護樁的穩定性，以便及時調整施工工藝參數，保證施工安全、順利。2)監測方法及精度要求。用檳得R-322NX型全站儀從施工控制點引測到軍用梁附近的施工作用點上，采用前方交會法觀測水平位移測點，量測精度為±2″。3)監測數據及歷時曲線分析(見表3，圖2)。

表3 承臺(冠梁)水平位移累計位移量統計表(選取8個測點 Y坐標軸的5期數據)

3.3.3 軍便梁水平位移監測

1)監測目的。監測軍便梁使用過程中自身位移，以便及時調整施工工藝參數，保證施工安全、順利。2)監測點布置與埋設。在橋的兩側做六個測點，一邊各做三個，應布設在鋪蓋橋下斜撐著力點上，均勻布設，兩邊各做四個控制基點，以保證測站點穩定和數據的可靠性，因測站點離基坑太近容易變動，控制起來比較困難，根據大基坑位移監測的經驗，應采取多點后視觀測法來推算出測站點的變動量，再比較距離值和方向值的變化，以獲取真實值來保證測量的真實性。3)監測方法及精度要求。采用了連續跟蹤反射法進行觀測，鋪蓋橋側面有我們布設的三個著力點反射片，在儀器瞄準反射片后把儀器連續跟蹤測量打開，測量后儀器會自動保存，連續測量的意義就是觀察車輛在橋面行走時橋體的變化，因軍便橋在行車時是振動的，在測量時數據變化比較明顯，因此我們選擇了連續跟蹤測量法實用性，經過多次測量此法比較可靠，比較能真實的反映出鋪蓋橋位移量來保證橋體和行車安全。

根據地鐵車站淺埋暗挖法施工控制值控制標準，車站位移量應控制在30 mm，但鑒于鋪蓋橋的特殊性和安全考慮，經多位專家和本項目技術人員的多次討論，最后定出的控制值應保證在10 mm。

監測儀器:檳得R-322NX型全站儀，其精度為±2″，±(2 mm+2 ppm)。

3.3.4 鋪蓋橋下樁體變形監測

1)監測目的。在鋪蓋橋架成后，下邊開始開挖土方。在這種情況下橋體處在懸空的狀態。加之橋體支撐著力點在基坑兩側冠梁上，跨度較大。夏季雨水比較多，雨水對基坑的沖刷比較嚴重。橋上與兩側行車比較多，會引起基坑兩側土體相對基坑內側移動，因此樁體測斜是最能及早反映出樁體整體移動的監測項目。2)監測點布置與埋設。選取監測樁時注意測斜管布設在鋪蓋橋兩側的著力點位置上，基坑東西對應布設，測斜管應埋設在維護樁體內，并應采用綁扎方法固定在鋼筋籠上與其一起沉入孔(槽)中。測斜管應在基坑開挖前2個～4個星期埋設完畢，在開挖前的3 d～5 d內重復測量2次～3次，待判明側斜管已經處于穩定狀態后，將其作為初始值，開始正式監測工作。3)監測方法及精度要求。測試時把探頭放在預先埋好的測斜管內導槽自下而上每隔0.5 m或1 m測讀一次直至頂端(即探頭方向與預計變形的方向一致，記為A+讀數，旋轉 180°后為反方向，記為A-讀數)。HCX-2B型智能數顯測斜儀和配套測斜管。監測精度為0.02 mm/0.5 m(允許位移量 30 mm)。

3.3.5 鋪蓋橋下樁體應力監測及鋼支撐軸力

1)監測目的。了解車站明挖基坑在開挖過程中圍護樁支護體系的穩定性(保證軍便梁使用安全)，以便及時調整施工工藝參數，保證施工安全、順利。

2)監測點布置與埋設。軸力計安裝在工字鋼圍檁與圍護樁墻間，有專用的支持器以保證安裝了軸力計工字鋼圍檁的正常工作，起到應有的支撐作用。軸力計埋設與安裝見圖3。a.軸力計安裝架與軸力計一起與立柱及臨時鋼支撐固定在一起，安裝架圓形鋼筒沒有開槽的一端與支撐的牛腿(活絡頭)上的鋼板點焊焊接牢固，點焊時必須與鋼支撐中心軸線和安裝中心點對齊。b.冷卻后把軸力計推入焊好的安裝架圓形鋼筒內，并用圓形鋼筒上的4個M10螺絲把軸力計牢固地固定在安裝架內，使支撐吊裝時軸力計不滑落即可。c.測讀軸力計的初始頻率是否與出廠時頻率相符(≤±20 Hz)，然后把軸力計的電纜妥善地綁在安裝架的兩翅膀內側，使鋼支撐吊裝過程中不損傷電纜。d.吊裝到位后與結構上的鋼板對上，最好在軸力計與墻體間增加一塊鋼板，防止鋼支撐受力后軸力計陷入墻體，測值不準。e.引線并保護，施加鋼支撐預應力達到設計標準后開始量測。

4 結語

地鐵工程施工難度較大，對于本工程而言軍便梁架設在車站冠梁上，對車站基坑、車輛、行人有一定危險性。因此，須有針對性地對監測重點進行及時觀測，及時反饋，同步甚至超前指導施工，起到施工監測與施工的互動，并預測施工對環境的影響。

[1] GB 50308-2008，地下鐵道、輕軌交通工程測量規范[S].

[2] GB 50299-1999，地下鐵道工程施工及驗收規范[S].

[3] DB 11/489-2007，建筑基坑支護技術規程[S].

[4] DB 11/490-2007，地鐵工程監控量測技術規程[S].