石家莊地鐵明挖基坑的監(jiān)控量測

朱維倫

（河北路橋集團有限公司，河北 石家莊050011）

1 工程概況

石家莊地鐵站緊鄰石家莊站東側，為2號線和3號線換乘站，3號線在上，2號線在下。2號線位于石家莊站與站東廣場之間，呈南北走向，為地下三層島式車站，兩柱三跨框架結構。3號線位于石家莊站站房和站東廣場地下停車場下，呈東西走向為六柱七跨框架結構。場區(qū)70m范圍內(nèi)均為第四系堆積物，無不良地質現(xiàn)象。基坑從自然地面至基底，揭露土層為：（1）碎石；（2）填筑土；（3）黃土狀粉質黏土；（4）中砂；（5）粉質黏土；（6）1 中砂；（7）粉土；（8）粉砂；（9）中砂；（10）1粉質黏土。

基坑開挖深度為8～29.5m，根據(jù)本車站的環(huán)境條件，水文地質條件，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后，圍護結構方案確定2號線車站基坑地下一層南、北側采用土釘墻支護，西側采用雙排懸臂樁+內(nèi)支撐支護；2、3 號線節(jié)點采用樁＋混凝土支撐，標準段地下二、三層采用蓋挖。3號線基坑換乘節(jié)點處及東端頭采用樁+錨支護，地下二層采用土釘墻支護。

2 監(jiān)控量測的項目

根據(jù)本工程2號線的結構埋深、地質及地面建筑物、管線情況和施工方法，布設了較密集、合理的監(jiān)測點進行全面的地表沉降、樁頂位移、樁體變形、建筑物沉降、樁體應力應變等監(jiān)測，以保證在施工時及時反饋數(shù)據(jù)，確?；娱_挖和周邊建筑物的安全。

監(jiān)測項目及監(jiān)測頻率見表1。明挖基坑施工監(jiān)控量測的頻率與基坑開挖深度、施工狀況等有關。

表1 監(jiān)測頻率表

3 施工監(jiān)控量測測點布置

3.1 地表沉降點、樁頂位移點、樁頂變形點的布設

地表沉降點、樁頂位移點、樁頂變形點和支撐軸力點的布設是根據(jù)基坑斷面、基坑周邊的建筑物和降水效果綜合考慮的。

3.2 建筑物變形觀測點的布設

該基坑開挖和降水時，為了保證周邊建筑物的安全，因此對建筑物進行變形觀測。經(jīng)過對建筑物的形狀分析，二號線基坑開挖，在國鐵站房東側和西側分別布置了足夠的水平、沉降、土體及樁體的深層位移及冠梁鋼筋的應力監(jiān)測點，詳見圖1。

圖1 地鐵2號線監(jiān)測點布局

4 監(jiān)控量測點的埋設

4.1 監(jiān)控量測點布置的原則

（1） 根據(jù)本工程設計要求、施工特點及周邊環(huán)境等綜合因素確定監(jiān)測對象。

（2） 所有觀測點必須預先埋設穩(wěn)固，初始值在確認點位已穩(wěn)定后采集兩次穩(wěn)定值使用。

（3） 地面沉降點的布設應考慮點位位置能反映監(jiān)測對象的變化特征并有利于保護和不易受破壞的地方。

（4） 如果觀測點在施工中受破壞，應盡快在原來位置或距原來較近位置補設測點，以保證該測點觀測的連續(xù)性。

4.2 監(jiān)控量測點的埋設

（1）地面沉降監(jiān)測點埋設及技術要求

為保護監(jiān)測點不受碾壓影響，地面沉降測監(jiān)測點標志采用窖井測點形式，采用人工開挖或鉆具成孔的方式進行埋設，監(jiān)測點應埋設平整，防止由于高低不平影響人員及車輛通行，做好清晰標記，方便保存，2 號線地面沉降測點174 個，埋設方式如下。

采用人工開挖或鉆具成孔的方式進行埋設，開挖直徑約為150mm，深度大于1m 孔洞，夯實孔洞底部，清除渣土，向孔洞內(nèi)部注入適量清水養(yǎng)護，在孔中心置入長度不小于80cm 的鋼筋標志，上部用砂土填實至地表5cm左右，鋼筋標志應露出砂土面約1～2cm，上部加裝保護蓋。

（2）圍護樁頂、坡頂、立柱樁垂直位移監(jiān)測點的埋設及技術要求

圍護樁頂垂直位移監(jiān)測點埋設時先在圍護樁冠梁的頂部，立柱樁頂垂直位移監(jiān)測點布設在立柱上方梁體上，均為用沖擊鉆鉆出深約10cm 的孔，再把強制歸心監(jiān)測標志放入孔內(nèi)，縫隙用錨固劑填充，測點埋設完畢后，應進行必要的保護和防銹處理，設置清晰標記，方便保護。

坡頂垂直位移監(jiān)測點埋設形式同圍護樁。監(jiān)測點埋設形式如圖2、3所示。2號線圍護樁頂測點50個，立柱樁沉降監(jiān)測點40個，坡頂測點14個。

圖2 監(jiān)測點實景

圖3 監(jiān)測點埋設示意圖

（3）國鐵站房樁承臺及幕墻基礎、樓梯、匝道橋垂直沉降監(jiān)測點的埋設及技術要求

沉降測點標志埋設如圖4所示。

圖4 沉降測點標志埋設示意圖

在承臺、樓梯、匝道橋墩柱上采用植筋的方式，將沉降標志植入墩柱中，做法如圖4。監(jiān)測點必須埋設牢固，并等其穩(wěn)固后方可使用。沉降觀測點的埋設特別注意保證在點上垂直置尺和良好的通視條件。2 號線基坑周邊共設沉降監(jiān)測點92個。

（4）支撐立柱樁沉降監(jiān)測點埋設及技術要求

支撐立柱沉降監(jiān)測點布設于立柱樁上，每15～20m 布設觀測點，本工程共布設40 點。支撐立柱沉降的監(jiān)測點埋設及技術要求同圍護樁頂沉降監(jiān)測相關內(nèi)容。

（5）圍護樁及坡頂水平位移監(jiān)測點布置

圍護樁頂水平位移監(jiān)測點埋設時先在圍護樁（冠梁）的頂部用沖擊鉆鉆出深約10cm的孔，再把強制歸心監(jiān)測標志放入孔內(nèi)，縫隙用錨固劑填充，測點標志埋設時應注意保證與工作基點間的通視，測點埋設完畢后，應進行必要的保護和防銹處理，做好清晰標記，方便保存。監(jiān)測點埋設形式如圖5 所示。圍護樁樁頂監(jiān)測點50 個，坡頂監(jiān)測點14個。3號線坡（樁）頂監(jiān)測點19個。

圖5 監(jiān)測點實景圖

（6）水平位移監(jiān)測點埋設及技術要求

本監(jiān)測項目水平位移監(jiān)測點埋設及技術要求同該部分的垂直沉降、圍護樁頂水平位移監(jiān)測相關內(nèi)容，根據(jù)設計要求，本項共有84個監(jiān)測點。

（7）圍護結構樁體、土體深層水平位移變形監(jiān)測

根據(jù)設計要求，2號線基坑測點沿主體基坑圍護結構樁布置監(jiān)測孔，共布設38 個監(jiān)測孔點，土體深層水平位移26 個監(jiān)測孔點；雙排樁位置布置10 個結構樁體水平位移監(jiān)測孔點，土體深層水平位移18 個監(jiān)測孔點；外圍土釘墻坡體深層水平位移14個監(jiān)測孔點；3號基坑土體（樁體）水平位移設11個監(jiān)測孔點。

5 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)整理及成果分析

根據(jù)施工進度和監(jiān)控量測的頻率進行野外測量，并將野外記錄數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)接嬎銠C內(nèi)，打印測量成果表，并對沉降變化分析，繪制變化曲線圖。

監(jiān)測成果累積沉降值接近極限值時，則及時分析原因，以便及時采取補救措施。監(jiān)測工作全部結束后，要編寫沉降監(jiān)測竣工報告，報告內(nèi)容包括變形觀測成果表，監(jiān)測點平面布置圖，變形時態(tài)曲線圖和變形分析報告。

5.1 2號基坑地表沉降曲線（見圖6）

圖6 2號基坑地表沉降曲線

2 號線基坑開挖深度為26.5m，在東廣場開挖面下16.75m，從地表沉降曲線可以看出6 月19 號因為完成2號基坑冠梁的澆筑，基坑南側荷載減少使基坑南側突然上升最大達3.15mm；由曲線的趨勢可以看出基坑開挖從6月25開始，到7月9號完成，此段時間內(nèi)由于卸載使得地表呈上升趨勢，上升最大速率為0.99mm/d＜1mm/d。從7 月22 日開始進行地板鋼筋綁扎一直到8月8日完成了地板混凝土澆筑，由于兩側罐車、鋼筋和打樁機荷載使得兩側地表有一定的波動，但沉降呈平穩(wěn)趨勢。ZD30和ZD31由于打樁、降雨和其他因素的影響使得其上升量較大。由此分析應注意：基坑開挖深度與鋼支撐架設要緊密；基坑開挖完成后盡早施工結構底板；基坑周邊嚴禁堆載；基坑四周打樁原狀土是否被擾動。

5.2 2號基坑立柱樁沉降曲線（見圖7）

圖7 2號基坑立柱樁沉降曲線

由圖7沉降曲線的趨勢可以看出從6月25開始基坑開挖，到7 月9 號完成期間立柱樁上升最快，上升最大速率為7 月8 日LZZ20 達到2. 02mm/d＞1mm/d，由于雨季雨量較大，LZZ23 的最大上升值在7 月21 日達到了10.77，由于及時采取加固措施保證了施工安全。從7月22日開始進行地板鋼筋綁扎一直到8月8日完成了地板混凝土澆筑，由于兩側罐車、鋼筋和吊車荷載使得東側壓力變化較大使冠梁沉降有一定的波動，但由于鋼筋和混凝土的重力作用使立柱樁沉降曲線呈下降趨勢，趨于安全。

5.3 樁體變形測量與數(shù)據(jù)整理

將測斜儀置入測斜管內(nèi)，并使導向輪完全進入導向槽內(nèi)。方向應為導向輪的正向與被測位移座標（+X）一致時測值為正，相反為負。之后根據(jù)電纜上標明的記號，每基長（測點間距）單位長度測讀一次測斜管軸線相對鉛垂線的傾角。測斜儀測量時先將測斜儀放入管底，自下而上測量。

測斜儀在測斜管中是每基長（測點間距）單位長度測讀一次。方法：測斜儀運動到位后，停留3s 左右，當讀數(shù)儀上的讀數(shù)穩(wěn)定后，按一下儀表面板上的存貯鍵或手持存貯按鈕，實時測量值將被存貯在讀數(shù)儀中。根據(jù)測量的數(shù)據(jù)及時進行整理，繪制樁體變形曲線見圖8。

圖8 描述的是2 號線明挖段基坑地板完成時圍護樁樁體累計變形曲線。從圖8中可以看出：在樁體深度小于7m 時，ZCX21號樁累計變形較大，分析原因是在7m 以下時二次開挖7m 處有橫梁支撐，兩側是斜撐，且斜撐沒有施加軸力；ZCX22 和ZCX29 號樁累計變形較大，分析原因是有滲水情況，且兩側打樁機打樁的影響。由于樁體變形的管理值為30mm，從2 號線明挖段觀測的情況來看都是安全的。

圖8 樁體變形曲線

6 結語

石家莊新客站下城市軌道交通預留工程2號線明挖段基坑施工，是在石家莊新客站東廣場下進行地鐵施工，距離國鐵站房僅10m左右，因此對周邊建筑物和地表的安全要求極高。因此專門成立監(jiān)控量測小組。在基坑開挖時加大了監(jiān)控的力度和頻率，正因為有了監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的及時性和準確性，從而安全快速地完成了基坑施工任務，保證了2號線明挖段的順利完工。

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