簡述地鐵車站明挖基坑施工監(jiān)測技術(shù)

陳 剛，黃慶偉

(龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

簡述地鐵車站明挖基坑施工監(jiān)測技術(shù)

陳 剛，黃慶偉

(龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

通過對哈爾濱地鐵一號線第三標(biāo)段理工大學(xué)站明挖基坑，闡述施工過程中采用的監(jiān)測技術(shù)。

明挖基坑施工；施工監(jiān)測技術(shù)

1 工程概況

理工大學(xué)站位于學(xué)府路與學(xué)府二道街交叉口處，車站沿南北走向布置于學(xué)府路下。本站為地下二層島式車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺，車站計(jì)算站臺中心里程為SK5+185.279，設(shè)計(jì)范圍由SK5+071.979～SK5+260.779，車站總長190.0 m，寬度19 m。車站頂板設(shè)計(jì)覆土厚度約3 m，本車站采用明挖順作式施工，施工遵循“分段、分層、對稱、平衡、快速開挖、快速支撐、快速施工”的原則，充分利用時(shí)空效應(yīng)，減少變形量標(biāo)準(zhǔn)段挖深約16 m，SK5+260.779廢水池挖深約19 m。

2 地質(zhì)條件

本車站的地貌單元為崗阜狀平原，地面標(biāo)高介于152.91～153.61 m之間，自然高差較小，所有鉆孔均未遇見地下水，局部可能有上層滯水，勘察深度內(nèi)為雜填土和粉質(zhì)粘土， 地基土對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕，對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有強(qiáng)腐蝕性。

表1 基坑開挖支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 地理位置與臨近建筑物及地下管線情況

本車站東側(cè)為理工大學(xué)主教學(xué)樓(13層)，西南側(cè)為地震工程力學(xué)研究所(2層)，中國銀行(5層)，以及學(xué)府二道街交叉口北側(cè)的一棟3層建筑物，以上建筑物須進(jìn)行監(jiān)測保護(hù)，學(xué)府路寬敞開闊，現(xiàn)狀寬約80 m，交通較為繁忙。站位處地面高程起伏不大，地面標(biāo)高約為153.39 m左右(中心里程)。

車站所處位置的各類地下管線情況：沿學(xué)府路方向的管線主要有：網(wǎng)通管線、10 kV電纜、移動和電信管線、DN200給水管線、DN1000給水管線、DN500排水管道、DN325煤氣管線、DN1000給水管線、65045部隊(duì)光纜2條、鐵通管線。沿學(xué)府二道街方向引出垂直學(xué)府路的管線主要有：DN500給水管線、網(wǎng)通管線、DN200給水管線、鐵通管線、10KV電纜，以上管線均須進(jìn)行監(jiān)測保護(hù)。

4 圍護(hù)樁頂沉降及位移監(jiān)測

車站主體施工時(shí)，在圍護(hù)樁頂冠梁上布設(shè)沉降監(jiān)測點(diǎn)，點(diǎn)位同圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測點(diǎn)，在基坑開挖前，冠梁澆搗后將頂部光滑的凸面鋼筋打入(或埋入)混凝土內(nèi)，保證其與冠梁連接牢固，在測點(diǎn)處用紅油漆做明顯的標(biāo)志，測得穩(wěn)定的初始值，用全站儀和水準(zhǔn)儀基坑開挖每天觀測1次，并對測點(diǎn)采取必要的保護(hù)措施。

5 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測

在車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁施工時(shí)預(yù)先在樁體鋼筋籠上綁扎埋設(shè)測斜管，管徑為Φ70 mm，長度基本同孔深，每相鄰節(jié)測斜管應(yīng)緊密對接，保持導(dǎo)槽順暢，測斜管與鉆孔之間空隙應(yīng)填充密實(shí)。測斜管內(nèi)壁有二組互成180°的縱向?qū)Р?，?dǎo)槽控制了測試方位。埋設(shè)時(shí)，應(yīng)保證讓一組導(dǎo)槽垂直于圍護(hù)體，另一組平行于基坑墻體。測試時(shí)，測斜儀探頭沿導(dǎo)槽緩緩沉至孔底，在恒溫穩(wěn)定10～15 min后，自下而上以0.5 m為間隔，逐段測出方向上的位移，每測點(diǎn)均應(yīng)進(jìn)行正、反兩次量測。用滑動測斜儀基坑開挖過程中應(yīng)按每天1次測定。

開挖過程中的監(jiān)測為值減去初始值得當(dāng)次時(shí)間段位移變形值。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果繪制時(shí)程曲線。

“+”值表示向基坑內(nèi)位移，“-”值表示向基坑外位移。

儀器采用國產(chǎn)XB338-2型測斜儀進(jìn)行測試。

計(jì)算公式：

ΔXi=Xi-Xi0

式中：ΔXi為i深度的累計(jì)位移(計(jì)算結(jié)果精確至0.1 mm)；Xi為i深度的本次坐標(biāo)，mm；Xi0為i深度的初始坐標(biāo)，mm；Aj為儀器在0°方向的讀數(shù)；Bj為儀器在180°方向上的讀數(shù)；C為探頭標(biāo)定系數(shù)；L為探頭長度，mm；αj為傾角。

6 圍護(hù)樁體內(nèi)力監(jiān)測

(1)采用鋼筋計(jì)及頻率接收儀監(jiān)測，鋼筋應(yīng)力計(jì)直接布置在鋼筋籠的主筋上，量測所得鋼筋軸力的數(shù)值繪成軸力、應(yīng)力變化曲線，注意安裝時(shí)應(yīng)注意盡可能使鋼筋計(jì)處于不受力狀態(tài)，特別不應(yīng)處于受彎狀態(tài)，將鋼筋計(jì)的導(dǎo)線逐段捆在臨近鋼筋上，引到外露的測試匣中，灌混凝土后，檢查鋼筋計(jì)的電阻值和絕緣情況，做好引出線和測試匣的保護(hù)措施。

計(jì)算：

P=K(fi2-fo2)

式中：P為被測鋼筋計(jì)所受的力，kN；K為鋼筋計(jì)的靈敏系數(shù)(kN/HZ2)；fo為鋼筋計(jì)的初始頻率值；fi為鋼筋計(jì)工作頻率值。

用頻率接收儀基坑開挖過程中應(yīng)按每天1次測定。

7 圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向土壓力

采用土壓力計(jì)及頻率接收儀，基坑外迎土側(cè)土壓力盒的埋設(shè)采用鉆孔法。測量樁后的土壓力，孔位與樁的距離要適當(dāng)，一般可控制在1m左右。成孔時(shí)，根據(jù)土質(zhì)狀況決定是否采用泥漿護(hù)壁，同時(shí)將土壓力盒按不同設(shè)計(jì)標(biāo)高固定在鋼筋支架上，等到鉆孔完畢，立即放入帶鋼筋支架的土壓力盒，注意壓力膜應(yīng)與所測土壓力的方向?qū)?yīng)。隨后向孔內(nèi)回填細(xì)砂堆至孔口。

計(jì)算：

P=K(fi2-fo2)

式中：P為土壓力，kPa；fi為土壓力的本次讀數(shù)；fo為土壓力的初始讀數(shù)；K為土壓力傳感器的標(biāo)定系數(shù)(kPa/HZ2)

主基坑開挖過程中應(yīng)按每天1次測定。

8 支撐軸力監(jiān)測

(1)鋼管支撐

鋼支撐軸力監(jiān)測采用軸力計(jì)或表面應(yīng)變計(jì)。采用軸力計(jì)來測試支撐的軸向壓力時(shí)，其由一個十字安裝支架和一個軸力計(jì)組成。鋼支撐架設(shè)時(shí)把安裝架垂直焊接在活絡(luò)頭上，然后把反力計(jì)平穩(wěn)安放在安裝架內(nèi)，并用周圍的四個螺絲固定，在圍檁側(cè)焊接一塊厚鋼板，使圍檁面受力均勻。

。鋼支撐受到外力作用后產(chǎn)生形變，其應(yīng)變量通過振弦式頻率計(jì)來測定，測試時(shí)，按預(yù)先標(biāo)定的率定曲線，根據(jù)軸力計(jì)頻率算出鋼支撐軸向所受的力。計(jì)算公式

F=K(fi2-f02)

式中：F為支撐軸力，kN，(計(jì)算結(jié)果精確至1 kN)；fi為軸力計(jì)的本次讀數(shù)，Hz；f0為軸力計(jì)的初始讀數(shù)，Hz；K為軸力計(jì)的標(biāo)定系數(shù)(kN/Hz2)

主基坑開挖過程中應(yīng)按每天1次測定。

9 基坑外土體分層垂直位移監(jiān)測

采用鉆孔方式埋設(shè)時(shí)可用Φ108鉆頭成孔，鉆進(jìn)盡可能采用干鉆進(jìn)，埋設(shè)直徑為Φ70的專用監(jiān)測PVC管，為了使管子順利地放到底，一般都需比安裝深度深一些，它的原則是10 m+0.5 m，20 m+1 m，以次類推。沉降管放到設(shè)計(jì)要求后，蓋上蓋子就可以回填?；靥钤蠟橹写稚埃靥钏俣炔荒芴?，以免堵塞后回填料下不去，從而形成空隙，做好時(shí)隔一兩天后再去檢查一下，回填料下沉后在回填滿之后即可，管子周圍加上保護(hù)措施，方可放心待后測量。

10 周圍建筑物變形監(jiān)測

建筑物沉降監(jiān)測采用精密水準(zhǔn)儀，在地表下沉的縱向和橫向影響范圍內(nèi)的建筑物應(yīng)進(jìn)行建筑物下沉及傾斜監(jiān)測，基點(diǎn)的埋設(shè)同地表沉降觀測。沉降測點(diǎn)埋設(shè)，用沖擊鉆在建筑物的基礎(chǔ)或墻上鉆孔，然后放入長直徑200～300 mm，直徑10 mm的膨脹螺栓。測點(diǎn)的埋設(shè)高度應(yīng)方便觀測，對測點(diǎn)應(yīng)采取保護(hù)措施，避免在施工過程中受到破壞。每幢建筑物上一般布置4個觀測點(diǎn)，特別重要的建筑物布置6個測點(diǎn)。建筑物的變形監(jiān)測應(yīng)按圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中1次/天、開挖過程1次/天、主體施工1次/3天的頻率進(jìn)行。

11 基坑周邊地表沉降監(jiān)測

采用精密水準(zhǔn)儀，基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域，并且應(yīng)埋設(shè)在視野開闊、通視條件較好的地方；基點(diǎn)數(shù)量根據(jù)需要埋設(shè)，基點(diǎn)要牢固可靠。

12 周邊地下管線變形監(jiān)測

(1)煤氣管道的變位：沉降或水平位移均不得超過10 mm，每天發(fā)展不得超過2 mm。

(2)自來水管道變位，沉降或水平位移均不得超過30 mm，每天發(fā)展不得超過5 mm。

(3)對于光滑的變化曲線，若曲線上出現(xiàn)明顯的折點(diǎn)變化，也應(yīng)作出報(bào)警處理。

[1] 國家標(biāo)準(zhǔn).建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2002)[S].

[2] 國家標(biāo)準(zhǔn).建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50330-2002).

[3] 國家標(biāo)準(zhǔn).工程測量規(guī)范(GB50026-93).

U445

C

1008-3383(2017)08-0166-02

2016-11-12

陳剛(1984-)，男，工程師，研究方向：市政道路橋梁。