地鐵車站深基坑監測與分析

孫晨

（安徽理工大學土木建筑學院 安徽淮南 232001）

0 引言

地鐵施工監測工作是以動態描述地鐵土建施工期間結構自身、地下管線及周圍建筑物的穩定性，確保基坑施工期間工程的安全穩定而進行的一項重要工作。通過對工程施工期間監測得到的數據、信息進行采集與分析，為優化設計和施工方案提供依據，使城市軌道交通建設更加安全、可靠。

本文以合肥市地鐵四號線豐樂河站為背景，對該車站深基坑部分變形規律進行了探究。

1 工程概況

豐樂河路站車站地下六柱七跨段基坑寬度為48.8～53.2m，標準段基坑深度15.9～17.6m，盾構工作井段基坑深度約19.1m；該段地面中間低兩側高，地面設計標高約40.40～42.00m，覆土厚度2.2～3.5m。地下單層雙跨段標準段基坑寬度為14.8m，基坑深度14.7～17.6m，盾構工作井段基坑深度約16.1m；該段地面西低東高，地面設計標高約38.0～41.7m，覆土厚度4.2～7.3m。

2 基坑維護設計與施工方案

本車站基坑支護采用灌注樁+內支撐形式以及灌注樁+錨桿形式。地下單層雙跨段，支撐設置采用一道混凝土支撐+兩道鋼支撐，主體標準段采用上部放坡+下部鉆孔樁+四道錨索支撐設置。混凝土支撐標準間距為9.0m，鋼支撐標準間距為3.0m，錨索為一樁一錨，圍護樁嵌固深度約為0.45～0.5倍基坑深度。

3 監測主要內容

3.1 沉降觀測

沉降觀測應嚴格依據《城市軌道交通工程測量規范》（GB 50308—2008）變形監測要求，按照二等要求進行附合導線觀測。在監測的過程中應嚴格執行以下規定：

（1）觀測前對所用的水準儀和水準尺按有關規定進行校驗，并作好記錄，在使用過程中不隨意更換。

（2）定期進行外圍水準點校核、測點檢查，確保監測數據的準確性和連續性。

（3）應將水準尺嚴格垂直放置在觀測點上，觀測點上如有污泥或污水應清理干凈，保證水準尺放置在觀測點上；如遇不能立直的點或可能被碰動的點須如實記錄。

（4）觀測視線不得穿越玻璃或其它可使視線發生跳躍處等；每測站應正確清楚地讀數，包括前后視讀數及其距離，保證符合技術要求。

3.2 水平位移監測

水平位移采用全站儀進行觀測，在監測的過程中應嚴格執行以下規定：

（1）在觀測儀器時，當有太陽光照射的情況下，要帶上遮陽傘，防止對觀測精度帶來干擾。如果儀器是在表面光滑的地方架設時，就要把腳架的三個腳用細繩連起來，避免儀器滑倒。

（2）當架設儀器在三腳架上時，避免在有振動的情況下進行觀測，從而影響測量精度。

（3）若儀器出現任何故障，應停止使用，立即檢修，不然會使儀器的損壞更加嚴重同時也影響監測精度。

（4）在開箱取出儀器前，要記住儀器的是如何擺放的，儀器在取出或放入儀器箱時，一定要將儀器的提手和底座握住，切不可握在顯示單元下方。儀器裝卸中，同樣握住提手。也絕不要去拿鏡筒，這會使內部固定的部件受到影響，從而導致儀器的精度不準。應該握儀器的底座或望遠鏡支架的下部。儀器用完后，把物鏡罩先給蓋上，把表面的灰塵擦掉。放入儀器箱時確定都放置妥當了，確保蓋上箱蓋時沒有任何問題。

3.3 支撐軸力監測

記錄人員確認好待測軸力計或應力計編號后，將傳感器與測試儀連接無誤，讓其保持一段時間的靜置，讀數時確保儀器溫度和讀數是穩定的，記錄人員將數據記錄下來，邊記錄邊復述讀數，確保無誤。

3.4 墻體水平位移監測

墻體深層水平位移監測采用伺服加速度式CX-901F測斜儀進行觀測，每0.5m讀數一次，儀器主要技術指標：輪距為500mm，總長為700mm，分辨率0.01mm/500mm，測量范圍為±30。監測數據儀器自動采集，自動計算。在監測的過程中應嚴格執行以下規定：

（1）每次測量之前應檢查儀器是否工作正常，其穩定性、靈敏度、重復性三項。

①穩定性：連接好儀器與探頭插頭后，將電源開關打開，等穩定1min后把探頭直立靠在穩固不動的物體上，再觀察儀器上數據，注意不能受其他振動的干擾，待到最后一位數據穩定在±3之間時，那么可以確定儀器穩定正常。

②靈敏度檢查方法：將探頭沿滑輪分別朝兩個相反方向傾斜，分別觀察兩者的數據變化，若其中一個數據朝著增加方向改變，另一個朝著減少方向改變，并且增加和減少的量變化比較大，則表明儀器靈敏度處于正常狀態。

③重復性性檢查方法：將探頭放入測斜管內3m處，穩定后讀一個數，然后將探頭取出后再用同樣的原來放入測斜管內3m處。此時讀數如果與第一次一樣，或相差小于0.5mm，說明儀器重復性正常。

（2）測試前，應在PVC測斜管管口做一標記，每次電纜深度都應以該記號為標準起點。

（3）將探頭沿滑輪傾斜時，數據增大的方向作為正方向，正方向對準基坑方向，在探頭正方向作一標記，每次測試時都應該按照同一個方向先測正方向，再轉180°測反方向。

（4）探頭放入待測深度后，一定要待到顯示數據穩定在±5之間浮動，才能開始讀數，切不可剛放到指定深度后馬上讀數，由于在探頭的滑輪與PVC管內槽存在著接觸穩定過程，如果這兩者沒有達到穩定狀態，那么這時讀取的數據是不準確的。

（5）本項目以管口為位移起算點，應對管口位移進行觀測，用以修正測斜儀的監測成果。

3.5 坑外地下水位監測

采用SC-30水位計進行水位觀測。該儀器接收系統部分由音響器和峰值指示組成，音響器由蜂鳴器發出連續不斷的蜂鳴聲響，峰值指示為電壓表指針指示，兩者可通過撥動開關來選用，二者測度精度是一致的。在監測的過程中應嚴格執行以下規定：

（1）測量前應事先檢驗水位計是否處于正常工作狀態，保證其靈敏度。

（2）讀數的準確性決定于及時判定蜂鳴聲或指示的起始位置，測量的精度與操作者的熟練程度有關，故應反復聯系與操作。

（3）當測頭的觸點接觸到水面時，音響器會發出聲音，或電壓表立即會有指示，此時，應緩慢地收放鋼尺電纜，以便仔細地尋找到發聲或指示瞬間的確切位置后讀出該點距孔口的深度尺寸。

（4）地下電纜所測水位為地下水位距管口的相對水位，最終水位應通過管口的高程進行換算得到，因此，每次測量時，要確認管口高程是否有變化，保證監測數據的準確性。

4 監測數據分析

整個監測過程中產生的數據量較大，本文只對地表沉降18-1～5及ZQT12監測點進行分析，為今后合肥地區地鐵車站設計和施工提供經驗參考。

4.1 地表沉降監測分析

地鐵主體標準段DBC18-1～5剖面上地表沉降點，隨著施工進行的監測數據曲線，可以看出隨著地鐵基坑的開挖，地表沉降累計變化量不斷增大。其中最大沉降發生在DBC18-1點，沉降量達到15mm左右，最小沉降點DBC18-5沉降量為5mm左右。這是由于離基坑較遠的監測點受開挖的影響較小，沉降量也較小，靠近基坑的監測點，所受影響較大，沉降量也較大。隨著基坑支撐裝置的架設，土體綜合受力達到平衡，沉降量逐漸趨于穩定。

4.2 深層巖土體水平位移監測分析

通過整理施工現場量測的樁體深層水平位移數據，以樁體的深度為橫坐標，以樁體的水平位移為縱坐標，得到ZQT12測斜孔的深層位移曲線圖如圖1所示。觀察變形曲線深度形狀，基坑各監測點水平位移隨著時間的推移而逐漸增加，且該樁體水平位移隨著深度的增加而呈現先增大后減小的變化趨勢，樁體的頂端位置基本不發生水平位移，并且底部水平位移值變化很小。累計變量在9m處達到最大值，為19.58m。隨著基坑開挖到設計深度，樁體變形趨于穩定[2]。

圖1 ZQT12深層位移曲線

基坑測斜數據在一定程度上可以反應地鐵車站局部土質的變化情況，所以在基坑開挖過程中，加強對墻體和土體的深層水平位移監測是十分有必要的。

5 結束語

地鐵車站深基坑監測是施工過程中至關重要的一項工作，監測數據是地鐵車站整個系統工程的體溫表，是各種復雜因素影響下的綜合體現，任何安全、隱患狀態都會在數據上反映。不但可以反饋施工的質量，還可以指導施工中遇到的問題的解決，避免施工操作不當造成的損失，是施工決策的重要保障。