監(jiān)測(cè)技術(shù)在地鐵深基坑中的應(yīng)用

弓廣輝 李 勇/北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

監(jiān)測(cè)技術(shù)在地鐵深基坑中的應(yīng)用

弓廣輝 李 勇/北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，基坑施工的開(kāi)挖深度越來(lái)越深，由于地下土體性質(zhì)、荷載條件、施工環(huán)境的復(fù)雜性，單單根據(jù)地質(zhì)勘察資料和室內(nèi)土工試驗(yàn)參數(shù)來(lái)確定設(shè)計(jì)和施工方案，往往含有許多不確定因素，尤其是對(duì)于復(fù)雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴(yán)格的項(xiàng)目，對(duì)在施工過(guò)程中引發(fā)的土體性狀、環(huán)境、鄰近建筑物、地下設(shè)施變化的監(jiān)測(cè)已成了工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，基坑監(jiān)測(cè)與工程的設(shè)計(jì)、施工同被列為深基坑工程質(zhì)量保證的三大基本要素。

檢測(cè)技術(shù)；深基坑；應(yīng)用

一、深基坑監(jiān)測(cè)的目的

1.監(jiān)測(cè)基坑穩(wěn)定和變形情況，驗(yàn)證圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果，保證基坑穩(wěn)定、支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、地表建筑物和地下管線的安全；

2.提供判斷基坑、結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境基本穩(wěn)定的依據(jù)；

3.通過(guò)監(jiān)控測(cè)量，了解施工方法和施工手段的科學(xué)性和合理性，以便及時(shí)調(diào)整施工方法，保證施工安全；

4.通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析處理，掌握基坑穩(wěn)定性的變化規(guī)律，修改或確認(rèn)設(shè)計(jì)及施工參數(shù)。并為今后類似工程的建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)；

5.地表變形的一般規(guī)律。

二、深基坑監(jiān)測(cè)的意義

1.通過(guò)對(duì)地表變形、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、開(kāi)挖后側(cè)壁內(nèi)力的監(jiān)測(cè)與地下管線監(jiān)測(cè)。掌握管線沉降，建筑物沉降和路面沉降，支護(hù)的動(dòng)態(tài)信息并及時(shí)反饋，指導(dǎo)施工作業(yè)和確保施工安全。

2.經(jīng)量測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理與必要的計(jì)算和判斷后，進(jìn)行預(yù)測(cè)和反饋，以保證施工安全和地層及支護(hù)的穩(wěn)定。

3.對(duì)量測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，可應(yīng)用到其它類似工程中，作為指導(dǎo)施工的依據(jù)。

三、深基坑監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

基坑的深度不同，采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)方式也不同，現(xiàn)以本人已施工完成的地鐵十六號(hào)線03標(biāo)稻香湖路站積累的經(jīng)驗(yàn)，參照相關(guān)規(guī)范和文獻(xiàn)，總結(jié)深基坑監(jiān)測(cè)存在問(wèn)題及解決辦法。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：①地表豎向位移、差異沉降；②地下管線沉降；③圍護(hù)樁頂水平位移、垂直位移；④圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐軸力；⑤圍護(hù)樁變形。

四、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置與埋設(shè)

1.地表豎向位移、差異沉降。

地表豎向位移和差異沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)為變形觀測(cè)點(diǎn)，埋設(shè)在地表，采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)點(diǎn)方式。

2.地下管線沉降。

模擬式監(jiān)測(cè)點(diǎn)

3.圍護(hù)樁頂水平位移、垂直位移。

圍護(hù)樁頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)圖

4.圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐軸力。

支持軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)圖

5.圍護(hù)樁變形。

圍護(hù)樁變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)圖

五、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法及工作的一些注意事項(xiàng)

1.地表豎向位移、差異沉降、地下管線沉降。

1)監(jiān)測(cè)方法

利用精密水準(zhǔn)儀，采用幾何水準(zhǔn)測(cè)量方法，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)或工作基點(diǎn)組成閉合或附合水準(zhǔn)路線，條件不具備時(shí)采用支點(diǎn)觀測(cè)。

監(jiān)測(cè)期每月不少于一次對(duì)水準(zhǔn)儀i進(jìn)行檢查校正，觀測(cè)時(shí)嚴(yán)格控制各項(xiàng)限差，每測(cè)點(diǎn)讀數(shù)高差不超過(guò)0.3mm，對(duì)不在水準(zhǔn)路線上的觀測(cè)點(diǎn)，一個(gè)測(cè)站不宜超過(guò)2個(gè)，超過(guò)時(shí)應(yīng)重讀后視點(diǎn)讀數(shù)，以作核對(duì)。

2）注意事項(xiàng)

施工中出現(xiàn)下列情況之一時(shí),立即停止施工,采取措施處理。

A:開(kāi)挖面坍塌、破裂及滑坡;

B:監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)不斷增大;

C:支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的受力裂縫或變形過(guò)大并有不斷發(fā)展的趨勢(shì);

D:時(shí)態(tài)曲線長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有變緩的趨勢(shì)。

3.圍護(hù)樁頂水平位移、垂直位移。

1)監(jiān)測(cè)方法

樁頂水平位移利用全站儀采用導(dǎo)線測(cè)量方法，通過(guò)各期變形觀測(cè)點(diǎn)二維平面坐標(biāo)值，計(jì)算投影至垂直于基坑方向的矢量位移，計(jì)算各期階段變形量、階段變形速率、累計(jì)變形量等數(shù)據(jù)，并繪制成相應(yīng)曲線圖。

2）注意事項(xiàng)

a:觀測(cè)應(yīng)做到“五固定”，即固定人員、固定儀器、固定線站、固定觀測(cè)方法、固定觀測(cè)尺；

b:在基本相同的環(huán)境和條件下進(jìn)行觀測(cè)；

c:對(duì)觀測(cè)距離進(jìn)行儀器加常數(shù)、乘常數(shù)、氣溫、氣壓改正。

4.圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐軸力。

1)監(jiān)測(cè)方法

采用頻率接收儀量測(cè)。軸力計(jì)安裝后，在施加鋼支撐預(yù)應(yīng)力前進(jìn)行軸力計(jì)的初始頻率的測(cè)量，在施加鋼支撐預(yù)應(yīng)力時(shí)，測(cè)量其頻率，計(jì)算出其受力，同時(shí)根據(jù)千斤頂?shù)淖x數(shù)對(duì)軸力計(jì)的結(jié)果進(jìn)行校核，進(jìn)一步修正計(jì)算公式。

2）注意事項(xiàng)

早中晚的溫度變化對(duì)支撐體系的影響也很大不能忽略，尤其對(duì)鋼支撐的熱脹冷縮效應(yīng)明顯。溫度的不同對(duì)所測(cè)的軸力和實(shí)際軸力偏差也就越大。軸力計(jì)的標(biāo)定數(shù)據(jù)都是在室溫恒定且理想的情況下進(jìn)行測(cè)定的，因此在現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量中，應(yīng)對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)入溫度效應(yīng)的影響。單由于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有對(duì)溫度補(bǔ)償或溫度影響參數(shù)測(cè)定的條件，所以在軸力監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)統(tǒng)一在一天的同一時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)，或者先進(jìn)行氣溫的測(cè)量，待溫度相同時(shí)，在對(duì)支撐進(jìn)行軸力觀測(cè)，這樣，所得數(shù)據(jù)將可以較為準(zhǔn)確的表現(xiàn)真實(shí)值。

5.圍護(hù)樁變形。

1)監(jiān)測(cè)方法

利用測(cè)斜儀和測(cè)斜管進(jìn)行量測(cè)。每隔500mm讀數(shù)一次，并做記錄。待探頭提升至管口后，旋轉(zhuǎn)180°，再按上述方法測(cè)量測(cè)，以消除測(cè)斜儀自身誤差。

2）注意事項(xiàng)

安裝測(cè)斜管時(shí)，隨時(shí)檢查其內(nèi)部的一對(duì)導(dǎo)槽，使其“十”槽始終與坑壁走向平行或垂直。將探頭模型放入測(cè)斜管內(nèi)，沿導(dǎo)槽上下滑行一遍，以檢查導(dǎo)槽是否暢通無(wú)阻，滾輪是否有滑出導(dǎo)槽的現(xiàn)象。由于測(cè)斜儀的探頭十分昂貴，在未確認(rèn)測(cè)斜管導(dǎo)槽暢通時(shí)，不允許放入探頭。

六、基坑監(jiān)測(cè)中存在的常見(jiàn)問(wèn)題

深基坑工程支護(hù)技術(shù)雖已在全國(guó)不同地區(qū)、不同的地質(zhì)條件下取得了不少成功的經(jīng)驗(yàn)，甚至在一些達(dá)到國(guó)際水平，但仍存在一些問(wèn)題需進(jìn)一步研究或提高，以適應(yīng)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。深基坑土方開(kāi)挖施工過(guò)程中存在的問(wèn)題主要有以下幾種：

1.土層開(kāi)挖過(guò)程中鋼支撐架設(shè)與樁間錨噴不及時(shí)。

2.鋼支撐受力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求①鋼圍檁變形 ②樁體位移③軸力計(jì)接觸面不平整④鋼削滑動(dòng)⑤預(yù)埋鋼板或掛板不平行 ⑥鋼圍檁與圍護(hù)樁不密貼

七、深基坑技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

地鐵工程引入監(jiān)測(cè)，是為了判定地鐵結(jié)構(gòu)工程在施工期間的安全性及施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，驗(yàn)證基坑開(kāi)挖方案和環(huán)境保護(hù)方案的正確性，對(duì)可能發(fā)生的危險(xiǎn)及環(huán)境安全的隱患或事故提供及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，以便及時(shí)采取有效措施，避免事故的發(fā)生；在基坑開(kāi)挖過(guò)程中根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)信息化施工，將監(jiān)測(cè)結(jié)果用于優(yōu)化設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)提供更符合工程實(shí)際情況的設(shè)計(jì)參數(shù)，及時(shí)對(duì)開(kāi)挖方案進(jìn)行調(diào)整，使支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)既安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理；

八、結(jié)論

基坑監(jiān)測(cè)必然成為深基坑質(zhì)量、安全保證的關(guān)鍵，是工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。