廣深港客運專線福田站基坑第三方監(jiān)測方案設(shè)計

王昌洪

(中鐵隧道勘測設(shè)計院有限公司，天津 300133)

1 引言

在深基坑施工過程中，需對基坑支護結(jié)構(gòu)，基坑周圍的土體和相鄰的構(gòu)筑物進行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測，才能對基坑工程的安全性和對周圍環(huán)境的影響程度有全面的了解。為確保深基坑安全施工，必須采取一定的監(jiān)測方法，來實現(xiàn)對基坑安全監(jiān)測。本文以廣深港客運專線福田站基坑工程為例，對深基坑安全監(jiān)測進行全面的論述。

2 項目概況

廣深港客運專線福田站位于深圳市福田區(qū)的城市核心區(qū)域，福田站基坑全長1 023 m，主體結(jié)構(gòu)最大寬度為76.86 m，平均開挖深度32.15 m，基坑結(jié)構(gòu)的施工風(fēng)險較大，基坑工程的安全等級為一級。車站共設(shè)8線4站臺，為地下三層式結(jié)構(gòu)，建筑面積約12.8萬平方米，是我國最大規(guī)模的大型地下火車站。與之相配套的地鐵線路主要為地鐵2、3、11號線。3條線路均在福田中心區(qū)設(shè)站，并以廣深港客運專線福田站為核心共同組成福田綜合交通樞紐。

從周邊環(huán)境看，基坑周邊分布有香格里拉酒店、免稅大廈等10棟高層建筑物，且周邊地下構(gòu)筑物密集的基坑南端有運營中的地鐵1號線。綜合基坑工程安全等級、周邊環(huán)境和工程地質(zhì)條件，福田站基坑監(jiān)測等級為特級。

3 監(jiān)測的意義

對于復(fù)雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴(yán)格的項目，往往難從以往的經(jīng)驗中得到借鑒，也難以從理論上找到定量分析、預(yù)測的方法，這就必定要依賴于施工過程中的現(xiàn)場監(jiān)測。監(jiān)測具有如下意義:

(1)實施對施工過程的動態(tài)控制，掌握地層與圍護結(jié)構(gòu)體系的狀態(tài);

(2)通過信息反饋進行安全預(yù)測及設(shè)計優(yōu)化，在加強安全控制的同時減少投資，使工程始終處于安全可控的狀態(tài)，從更大程度上加強業(yè)主的風(fēng)險控制;

(3)可及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)報險情的發(fā)生及險情的發(fā)展程度，為及時采取安全補救措施提供依據(jù)。

4 監(jiān)測項目和方法

4.1 地下連續(xù)墻墻身水平位移監(jiān)測(測斜)

監(jiān)測方法:深層側(cè)向變形(測斜)采用測斜儀測量。采用人工采集與自動化采集數(shù)據(jù)相結(jié)合的監(jiān)測方式，以人工采集為主，自動化采集為輔，自動化監(jiān)測點根據(jù)現(xiàn)場實際情況僅布置于重點區(qū)段，起加強與預(yù)警作用。測斜儀的分辨率不大于 0.01 mm/m，精度為±0.1 mm，電纜長度必須大于最深的測斜孔深度。

測斜管采用PVC工程塑料或鋁合金材料制成，直徑為70 mm，管內(nèi)須有兩組相互垂直的縱向?qū)Р?，?dǎo)槽扭度不應(yīng)大于1/100。

4.2 地下連續(xù)墻墻頂垂直位移(沉降)監(jiān)測

(1)監(jiān)測方法及要求

沉降監(jiān)測主要采用精密水準(zhǔn)測量，沉降監(jiān)測按有關(guān)規(guī)范的要求進行，技術(shù)指標(biāo)要求如表1所示。

垂直位移監(jiān)測技術(shù)指標(biāo) 表1

(2)基準(zhǔn)點布置

水準(zhǔn)基點是作為沉降監(jiān)測基準(zhǔn)的水準(zhǔn)點，—般設(shè)置3個水準(zhǔn)點構(gòu)成—組，要求埋設(shè)在基巖上或在沉降影響范圍之外穩(wěn)定的建筑物基礎(chǔ)上，作為整個高程變形監(jiān)測控制網(wǎng)的起始點。

為了檢查水準(zhǔn)基點本身的高程有否變動，可在每組3個水準(zhǔn)點的中心位置設(shè)置固定測站，經(jīng)常測定3點間的高差，判斷水準(zhǔn)基點的高程有無變動。同時，在監(jiān)測工作進行中，可設(shè)置一定的工作基點。

(3)測點布置

測點采用頂部為光滑的測釘，測釘與混凝土間不應(yīng)有松動，在對應(yīng)測斜管的管口布置墻頂豎向位移監(jiān)測點。

4.3 混凝土支撐、鋼支撐內(nèi)力監(jiān)測

(1)監(jiān)測方法

本基坑支撐部分采用鋼筋混凝土支撐，部分采用鋼支撐。開挖過程中采用鋼筋應(yīng)力計或者混凝土應(yīng)變計監(jiān)測鋼筋混凝土支撐應(yīng)力，采用反力計與應(yīng)變計相結(jié)合的方式來監(jiān)測鋼支撐軸力的變化，以確保支撐結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

(2)測點安裝

①鋼筋混凝土支撐鋼筋計安裝方法，安裝前，在鋼筋待測部位并聯(lián)或串聯(lián)焊接鋼弦式鋼筋計?；炷翍?yīng)變計埋設(shè)在混凝土支撐的表面測量支撐應(yīng)變的變化監(jiān)測內(nèi)力。

②鋼支撐反力計安裝方法

在鋼支撐定位后，將反力計裝在支撐端部并定位。

4.4 地下連續(xù)墻外側(cè)土壓力和孔隙水壓力監(jiān)測

(1)監(jiān)測方法

土壓力監(jiān)測宜采用土壓力計測量，適用于量測地下連續(xù)墻內(nèi)、外側(cè)的有效應(yīng)力。

孔隙水壓力監(jiān)測可采用振弦式孔隙水壓力計，適用于量測不同深度處土中的孔隙水壓力。在地下連續(xù)墻內(nèi)外側(cè)安裝土壓力和水壓傳感器，以對主動和被動土壓力進行監(jiān)測。

(2)測點安裝注意事項

土壓力的監(jiān)測點安裝要求如下:

①受力面應(yīng)與觀測壓力方向垂直并緊貼被監(jiān)測對象，埋設(shè)過程中應(yīng)做好相關(guān)的保護措施;

②采用鉆孔法埋設(shè)時，填充料回填應(yīng)均勻密實，其性質(zhì)應(yīng)與周圍巖土體保持一致;

孔隙水壓力的監(jiān)測點安裝要求如下:

a.鉆孔孔徑宜為110 mm～130 mm，并保持鉆孔圓直、干凈;

b.觀測段內(nèi)應(yīng)回填透水材料，再用膨潤土球或注漿封孔;

c.當(dāng)一孔內(nèi)埋設(shè)多個孔隙水壓力計時，壓力計間隔不應(yīng)小于1 m，并做好各傳感器的封閉隔離措施。

4.5 基坑周圍地表沉降監(jiān)測

用以監(jiān)測開挖區(qū)的沉降影響范圍及此范圍內(nèi)沉降量的分布。

(1)監(jiān)測方法

采用高精度水準(zhǔn)儀觀測各測點的高程變化情況，監(jiān)測方法同“地下連續(xù)墻墻頂垂直位移(沉降)監(jiān)測”，作業(yè)前應(yīng)對使用的基準(zhǔn)點和工作基點的穩(wěn)定性進行檢測。垂直位移監(jiān)測的技術(shù)指標(biāo)要求同表1。

(2)測點安裝

測點為頂部光滑的鋼筋，用鉆孔設(shè)備在測點位置鉆直徑為110 mm的鉆孔并穿破路面地面持力層保證鋼筋能在鉆孔中自由沉降。打入土體中的長度要有0.8 m～1 m。

在基坑周圍共布置合適的監(jiān)測斷面，斷面寬度由墻面位移測點向坑外引出一條與基坑邊線垂直的射線，射線長度不小于1倍的基坑深度;在射線上距離坑1 m、3 m、6 m、9 m、12 m處埋設(shè)地表沉降測點。

5 監(jiān)測頻率

根據(jù)專項設(shè)計及結(jié)構(gòu)專業(yè)的相關(guān)技術(shù)文件及專家意見，監(jiān)測頻率確定時從以下三個方面考慮:

(1)監(jiān)測頻率的確定應(yīng)以準(zhǔn)確地反映維護結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境動態(tài)變化為前提，采用定時監(jiān)測，必要時進行跟蹤監(jiān)測。

(2)各監(jiān)測項目的監(jiān)測頻率根據(jù)其重要性程度、施工工況確定，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較大時，應(yīng)適當(dāng)加密。

(3)對于分區(qū)或分期開挖的基坑，應(yīng)根據(jù)施工的影響程度，調(diào)整監(jiān)測頻率。

監(jiān)測頻率可根據(jù)施工進度情況和變形情況(變形總量和變形速率)調(diào)整，穩(wěn)定情況下可適當(dāng)減小監(jiān)測頻率。監(jiān)測頻率如表2所示。

監(jiān)測頻率表 表2

6 監(jiān)測信息反饋與預(yù)警體系

6.1 監(jiān)測信息反饋

監(jiān)控量測的反饋流程如圖1所示。

圖1 監(jiān)測信息反饋流程

6.2 報警體系

基坑工程監(jiān)測預(yù)警值應(yīng)符合基坑工程設(shè)計的限值、地下主體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求以及監(jiān)測對象的控制要求，應(yīng)以監(jiān)測項目的累計變化量和變化速率值兩個值進行控制。

因圍護墻施工、基坑開挖以及降水引起的基坑內(nèi)外地層位移應(yīng)按下列條件控制:

(1)不得導(dǎo)致基坑的失穩(wěn);

(2)不得影響地下結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀和地下工程的正常施工;

(3)對周邊已有建(構(gòu))筑物引起的變形不得超過相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求;

(4)不得影響周邊道路、地下管線等正常使用;

(5)滿足特殊環(huán)境的技術(shù)要求。

當(dāng)各項監(jiān)測的數(shù)值達到一定范圍(即:將產(chǎn)生不可接受的負面影響時)要進行“報警”。根據(jù)現(xiàn)有資料，報警值根據(jù)設(shè)計文件執(zhí)行。對設(shè)計文件未提及部分，根據(jù)工程經(jīng)驗以及有關(guān)規(guī)范制定如表3所示的報警值。

在建立起完善的控制指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，制定出合理的預(yù)警報警體系，針對福田站基坑制定五級報警體系如表4所示。

基坑監(jiān)測報警值匯總表 表3

五級報警體系 表4

7 結(jié)語

變形監(jiān)測的目的是驗證設(shè)計的科學(xué)性和合理性以及施工的可行性和可靠性，以便設(shè)計部門與施工單位及時采取措施。本次對廣深港客運專線深圳福田站基坑的監(jiān)測，從工程概況，監(jiān)測工作的內(nèi)容與要求、作業(yè)方法、觀測頻率和變形量報警值的確定等進行了全面的闡述。實踐證明監(jiān)測方案設(shè)計合理、使用設(shè)備先進、作業(yè)方法得當(dāng)，為確?；庸こ贪踩┕ぬ峁┝酥匾罁?jù)，滿足了工程項目需求。

［1］賈喜連．建設(shè)監(jiān)理信息管理系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計［J］．山西建筑，2002，28(7):132－133

［2］ 劉議澤．工程監(jiān)理質(zhì)量與控制系統(tǒng)［D］．廣州:廣東工業(yè)大學(xué)，2005

［3］ 王彥忠．建設(shè)工程監(jiān)理信息管理系統(tǒng)研究［D］．西安:西安建筑科技大學(xué)，2003

［4］ 樂云，沈俊華．對工程項目信息管理方法的探討［J］．建設(shè)監(jiān)理，1998(1)

［5］蘇寶，魏軍鋒，陳美城等．北京地鐵十號線某車站基坑施工監(jiān)測方案研究［J］．科技資訊，2007(4)