淺談城市地鐵車站基坑監(jiān)測施工技術(shù)

四川師范大學(xué)附屬中學(xué) 四川 成都 610066

正文：

0 前言

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著城市化進(jìn)程的不斷加劇以及交通擁堵狀況不斷升級，我國很多城市，尤其是省會城市，紛紛開始修建地鐵。在城市地鐵施工中，地鐵車站多采用明挖基坑、分層澆筑混凝土的形式，而由于地鐵基坑深度較大，地下水位較淺，距建筑物極近，地質(zhì)狀況差等原因，極易發(fā)生滑坡、垮塌、周邊建筑物傾斜甚至倒塌等災(zāi)難性事故。在此情況下，基坑監(jiān)測的實施和管理，為施工提供預(yù)警與指導(dǎo)，就顯得異常重要。

1 工程概況

成都地鐵4號線玉雙路站位于一環(huán)路東三段與雙橋路交叉口東南側(cè)，為地下二層雙柱12m島式站臺車站，車站總長184.9m。采用明挖法+局部蓋挖法施工，車站主體基坑深度約17.5～25.48m，寬25～40m。玉雙路及車站所處交叉路口一環(huán)路是成都市交通主干道，交通十分繁忙。站內(nèi)管線密集，自地表到地下6.7m范圍內(nèi)污水管、雨水管、電力方溝、高壓燃?xì)怃摴?、給水管縱橫交錯。

2 監(jiān)測內(nèi)容及頻率

該車站主要的監(jiān)測內(nèi)容包括基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂水平位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形、基坑土體側(cè)向變形、砼支撐與鋼支撐軸力、基坑周邊地表沉降、周邊建（構(gòu)）筑物傾斜、地下水位監(jiān)測。

基坑變形監(jiān)測頻率在開挖期間最大，為一天一次，當(dāng)基坑變形較大、支撐軸力增加較多時增加為一天兩次或?qū)崟r跟蹤監(jiān)測。

3 主要監(jiān)測方法與技術(shù)

3.1 樁頂水平位移監(jiān)測

在項目控制測量的基礎(chǔ)上，在基坑邊選取2處相對穩(wěn)定點(diǎn)作為監(jiān)測測量控制點(diǎn)，同時可以在項目上已經(jīng)使用的測量控制網(wǎng)中離基坑較遠(yuǎn)處選取2點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過基準(zhǔn)點(diǎn)來驗證控制點(diǎn)的穩(wěn)定性與可靠度。在實施基坑監(jiān)測時，每次要通過基準(zhǔn)點(diǎn)來校核控制點(diǎn)的準(zhǔn)確度，再在測量控制點(diǎn)上設(shè)站，進(jìn)行其他位移點(diǎn)的觀測。

3.1.1 監(jiān)測測量控制點(diǎn)的布設(shè)

監(jiān)測測量控制點(diǎn)（工作基點(diǎn)）的布設(shè)要穩(wěn)定可靠、不易破壞，一般需設(shè)置固定測量觀測墩，在基坑的拐角處，在支護(hù)樁冠梁上建立觀測墩。首先在冠梁上鉆孔，孔深10cm，在孔內(nèi)布置Φ25mm鋼筋，并澆筑砼，觀測墩尺寸：長25cm、寬25cm、高120cm，觀測墩頂部埋設(shè)強(qiáng)制對中螺栓，同時設(shè)置儀器整平鋼板，應(yīng)在對中螺栓頂部刻畫十字絲，在觀測墩的中間增加環(huán)向加強(qiáng)鋼筋，每個觀測墩對應(yīng)布置一個鋼蓋板，在不使用時應(yīng)將蓋板蓋上，以保護(hù)測點(diǎn)。

3.1.2 水平位移監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)

水平位移監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)按監(jiān)測技術(shù)要求進(jìn)行布置，基坑周邊中部、陽角處、間距15～20m，實施過程中根據(jù)設(shè)計圖紙結(jié)合現(xiàn)場布置情況靈活調(diào)整。

在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)冠梁上布置監(jiān)測點(diǎn)，同樣采取埋設(shè)觀測墩的辦法，但需要注意按照設(shè)計圖紙布設(shè)、控制間距，同時需要注意不要布置在施工搭接縫上。

在現(xiàn)場監(jiān)測過程中，為減少測量誤差，縮短設(shè)備的架設(shè)、對中時間，提高工作效率，采用的方法為：根據(jù)采用的反射棱鏡，定制如下圖所示的對中螺栓代替普通的棱鏡對中螺栓，該螺栓的頂部加工成半球形，并刻十字絲，可直接把棱鏡套在該螺栓上，并可自由轉(zhuǎn)動棱鏡。

圖1 水平位移監(jiān)測點(diǎn)布置圖

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移、土體側(cè)向位移監(jiān)測

3.2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移監(jiān)測孔布置

在基坑長邊中點(diǎn)、基坑四處陽角及有拐點(diǎn)的部位，橫向、縱向間距20～50m。

3.2.2 測斜管的埋設(shè)方法

土體測斜管采用鉆孔埋設(shè)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)測斜管采用與圍護(hù)樁鋼筋籠一起綁扎埋設(shè)。

3.2.3 土體側(cè)向位移監(jiān)測

測斜采用測斜管，測斜管應(yīng)在監(jiān)測前至少5d安裝完畢，在3～5d內(nèi)重復(fù)測量，測回數(shù)量不應(yīng)少于3次，判明測斜管均能準(zhǔn)確反映基坑變形情況后，進(jìn)行監(jiān)測，測斜管監(jiān)測步驟如下：

⑴ 首先用特制預(yù)通器（模擬探頭）驗證測斜管的導(dǎo)槽，判斷是否卡槽；

⑵ 打開測斜儀測讀器，將測頭導(dǎo)輪順著開槽伸入測斜管，緩慢放置測繩至管底，等待30s，待測斜儀探頭與測斜管內(nèi)溫度一致時測度數(shù)據(jù)，由管底自下而上慢慢抽取測繩，每隔0.5m按一次記錄數(shù)據(jù)。第一次測讀完畢后，將測頭放入另一對卡槽，再測一次，要注意測點(diǎn)深度要與第一次相同。

3.3 支撐軸力監(jiān)測

3.3.1 應(yīng)變計的布設(shè)

車站兩端直撐段每個斷面設(shè)置3道軸力監(jiān)測。在被測支撐施工結(jié)束后，在支撐鋼管的上下方各安裝一支表面應(yīng)變計。這樣既能測軸力，而且從上下方能測應(yīng)力是否相等判斷鋼管支撐的壓桿穩(wěn)定性。測點(diǎn)具體布置圖見圖2。

圖2 車站基坑支撐軸力量測應(yīng)變計埋設(shè)示意圖

3.3.2 軸力的監(jiān)測

⑴ 在鋼支撐預(yù)加軸力之前，進(jìn)行初始測量取初值；測試2～3次，取平均值，作為計算初值。

⑵ 在安裝鋼支撐、拆撐、換撐及基坑周邊承載力急劇變化時刻和惡劣天氣（如暴雨）情況下，加強(qiáng)支撐軸力監(jiān)測，實時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分析其變化規(guī)律，及時發(fā)現(xiàn)隱患。

3.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂沉降監(jiān)測

3.4.1 基準(zhǔn)點(diǎn)位置的選擇

一般而言，測量控制網(wǎng)中選取的基準(zhǔn)點(diǎn)要在基坑3倍開挖深度以外選取，選址應(yīng)穩(wěn)定、無干擾、測量視線通透。

3.4.2 監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂沉降監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)：邊長大于20m的按間距20m布置，小于20m的布置1點(diǎn)即可，在基坑陽角部位增設(shè)1點(diǎn)。

地表豎向位移（沉降）監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)：沿基坑法線方向，在預(yù)估基坑開挖影響范圍的地表、路面布設(shè)豎向位移監(jiān)測點(diǎn)，同理，邊長大于20m的按間距20m布置，小于20m的布置1點(diǎn)即可，在基坑陽角部位增設(shè)1點(diǎn)。每個斷面布設(shè)數(shù)量不少于5個。

建（構(gòu)）筑物豎向位移觀測點(diǎn)：埋設(shè)在建（構(gòu)）筑物立柱、墻體拐點(diǎn)上，在同一建筑物上，兩豎向位移測點(diǎn)間距應(yīng)小于20m，原則上每座建筑物在3點(diǎn)以上。

3.4.3 沉降點(diǎn)觀測

根據(jù)各控制點(diǎn)高程數(shù)據(jù)，采用閉合線路或附合線路方法進(jìn)行測量，嚴(yán)格遵守測量規(guī)范要求的頻次與儀器精度施行。要注意減小測量的偶然誤差，單次的測量線路、人員、儀器、時間盡量一致，原始觀測記錄應(yīng)精確至0.01mm，計算結(jié)果則精確值0.1mm即可滿足要求。沉降觀測點(diǎn)的精度應(yīng)滿足表1要求：

表1 沉降觀測點(diǎn)允許限差

3.5 周邊建（構(gòu)）筑物傾斜監(jiān)測

3.5.1 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)建筑物角點(diǎn)、變形縫兩側(cè)的承重柱或墻上，且每邊不少于3處。

3.5.2 傾斜監(jiān)測的監(jiān)測方法

采用高精度全站儀，測角精度為2＂，在同一建筑物豎向上下兩點(diǎn)進(jìn)行觀測，以兩個測點(diǎn)的三維坐標(biāo)作為測量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過計算軟件計算兩點(diǎn)位置變化情況。測量標(biāo)志可以參考山嶺隧道中監(jiān)控量測所用的反射片，但要注意反光效果。

3.6 地下水位監(jiān)測

地下水位監(jiān)測相對簡單，可采用常用的SWJ-90型水位計，其觀測精度一般為0.5cm，每次觀測時通過一起接觸水面時所發(fā)出的“滴滴”聲作為信號，記錄測尺深度，再通過換算計算水位深度與絕對標(biāo)高。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

由施工單位自行監(jiān)測的項目，應(yīng)成立專門的監(jiān)控量測小組對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；委托第三方監(jiān)測的項目，應(yīng)設(shè)立專職監(jiān)測人員對委外監(jiān)測單位的數(shù)據(jù)進(jìn)行審閱，并定期對其數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，確保委外單位監(jiān)測數(shù)據(jù)真實有效。

監(jiān)測數(shù)據(jù)一旦發(fā)現(xiàn)異常或超過報警值時，應(yīng)立即停止施工，組織人員撤離現(xiàn)場，分析原因，上報監(jiān)理、業(yè)主及上級主管單位，待查明原因并采取有效措施后方可進(jìn)行施工。

為真正實現(xiàn)信息化監(jiān)測，及時、準(zhǔn)確地反饋監(jiān)測結(jié)果，采用信息化手段，數(shù)據(jù)可以直接上傳至電腦與手機(jī)，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的及時性及準(zhǔn)確性，同時利用系統(tǒng)平臺進(jìn)行監(jiān)測信息的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與成果反饋同步進(jìn)行，該系統(tǒng)為基于Internet平臺開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)版監(jiān)測管理軟件，其數(shù)據(jù)存儲于服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，授權(quán)的監(jiān)管用戶本地或遠(yuǎn)程登陸系統(tǒng)后，即可對各工點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)實時進(jìn)行查詢。

5 總結(jié)

成都地鐵4號線玉雙路站自開工以來，由于監(jiān)測工作及時到位，基坑施工未出現(xiàn)任何事故，危險的先兆往往能在第一時間得到控制，充分說明該站基坑監(jiān)測工作的實施與管理是成功的，同時，也為地鐵監(jiān)測工作提供了一種比較成熟的模式。