石家莊舊城區(qū)城市綜合管廊施工監(jiān)測技術(shù)研究

劉東洋

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 300222）

1 工程概況

石家莊市匯明路綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目施工三標(biāo)段位于石家莊市區(qū)友誼大街～清水街段（里程K5+200～K6+975）。施工監(jiān)測平面圖（部分）如圖1所示。管廊建設(shè)項(xiàng)目從槐安路開始，至清水街止，途經(jīng)槐安路，南二環(huán)路，新石北路，育新路，友誼大街，紅旗大街，匯寧街，濱河街等13條道路。綜合艙斷面寬度為15.9m。入廊管線包括110 KV電力、220 KV電力、通信、DN500給水、DN500DN1000再生水、DN1400熱力、D6001200污水以及DN300燃?xì)狻?/p>

圖1 匯明路施工監(jiān)測平面圖（部分）

2 周圍環(huán)境及風(fēng)險(xiǎn)

沿基坑走向依次為醫(yī)專食堂（1棟混3）距離基坑北側(cè)最近處約6 m，豐河苑東區(qū)（2棟混7帶1層地下室）距離基坑北側(cè)最近處約10 m，鍋爐房及車庫。尹泰花園西區(qū)（2棟混12帶1層地下室）距基坑北側(cè)最近處約8m，尹泰花園小區(qū)（4棟混6帶1層地下室）距基坑北側(cè)最近處約18 m、尹泰東苑小區(qū)（混12帶1層地下室）距基坑北側(cè)最近處約11 m，尹泰東苑小區(qū)（2棟混7帶1層地下室）距基坑北側(cè)最近處約10 m、尹泰東苑小區(qū)（混18帶1層地下室）距基坑北側(cè)最近處約12 m，共計(jì)13組主要建筑物；管線包括沿基坑走向南側(cè)距離基坑依次為供水、燃?xì)?、污水、雨水、熱力、再生水?/p>

3 明挖法管廊施工監(jiān)測內(nèi)容

3.1 明挖法施工監(jiān)測內(nèi)容

石家莊市匯明路綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目施工的監(jiān)測項(xiàng)目包括：基坑圍護(hù)體系觀察、樁頂水平位移、樁頂豎直位移、樁體變形、建筑沉降測、支撐軸力、地表沉降、地下水位、管線監(jiān)測。

3.2 監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)

變形監(jiān)測網(wǎng)主要包含基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和變形監(jiān)測點(diǎn)。

基準(zhǔn)點(diǎn)不應(yīng)受工程施工、降水及周邊環(huán)境變化的影響，應(yīng)設(shè)置在位移和變形影響范圍以外、位置穩(wěn)定、易于保存的位置，并應(yīng)定期復(fù)測。

豎向位移監(jiān)測參考網(wǎng)（高程參考網(wǎng)）是在石家莊市匯明路綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目立面的基礎(chǔ)上建立的。高程基準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)由高程基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基準(zhǔn)點(diǎn)組成，可以建立分段的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，并與監(jiān)測點(diǎn)一起設(shè)置成閉環(huán)，或者形成一個由附著路線組成的結(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)現(xiàn)場的條件，選取建筑附近的綜合管廊的精確水準(zhǔn)點(diǎn)作為水準(zhǔn)高程的起算點(diǎn)，也可以作為水準(zhǔn)高程的基準(zhǔn)點(diǎn)。該監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)觀測采用幾何水準(zhǔn)法監(jiān)測。

水平位移參考網(wǎng)在本工程圍護(hù)樁頂水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)采用導(dǎo)線網(wǎng)，以石家莊城市坐標(biāo)系為基準(zhǔn)建立，采用附合或閉合導(dǎo)線形式，起始并閉合于附近的預(yù)留工程精密導(dǎo)線點(diǎn)上。

水平位移、豎向位移監(jiān)測控制網(wǎng)組平面圖（部分）如圖2所示。

圖2 基坑監(jiān)測控制網(wǎng)組平面圖

4 管廊施工監(jiān)測技術(shù)

4.1 現(xiàn)場安全巡視

現(xiàn)場安全檢查是監(jiān)測和測量的首選項(xiàng)目。它不僅能夠以最直觀，最全面，最及時(shí)的方式掌握施工現(xiàn)場的工作狀態(tài)，而且能夠宏觀掌握施工現(xiàn)場的動態(tài)安全。因此，安全檢查是保證周圍環(huán)境和基坑安全的重要監(jiān)測手段。巡視現(xiàn)場圖片如圖3所示。在施工過程中通過多種方式對現(xiàn)場及周邊環(huán)境進(jìn)行巡視，當(dāng)發(fā)現(xiàn)安全隱患或不安全狀態(tài)時(shí)，需第一時(shí)間通知相關(guān)單位，按嚴(yán)重水平分為正常、較嚴(yán)重、嚴(yán)重、特別嚴(yán)重。

4.2 支撐結(jié)構(gòu)樁頂水平位移及沉降

對于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移測量，按一個控制點(diǎn)布網(wǎng)，控制點(diǎn)形成一個控制網(wǎng)絡(luò)。本項(xiàng)目監(jiān)測項(xiàng)目水平位移首要為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部。首先需要建立位移監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)來設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)。圍護(hù)樁頂水平位移觀測可采用極坐標(biāo)法、小角法、交會法等進(jìn)行觀測。監(jiān)測點(diǎn)水平位移觀察按照現(xiàn)場環(huán)境，一般采取1秒級全站儀進(jìn)行觀測。在選定的水平位移監(jiān)測控制點(diǎn)上設(shè)置全站儀，精確水平對齊中間，然后檢查另一個位移監(jiān)測控制點(diǎn)，測量監(jiān)測點(diǎn)與監(jiān)測參考點(diǎn)之間的角度和間隔，并計(jì)算每個監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)。位移矢量豎向于基坑的目標(biāo)投影，而且基于每一個周期與初始值之間的比較，來計(jì)算從監(jiān)測點(diǎn)到內(nèi)坑的變形量。

圖3 施工中的管廊現(xiàn)場巡視圖

沉降監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)原則同圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂水平位移監(jiān)測點(diǎn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂沉降監(jiān)測點(diǎn)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂水平位移監(jiān)測點(diǎn)共用。圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂?shù)谋O(jiān)測方法及技術(shù)指標(biāo)同建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測。

4.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體變形（測斜）

掌握基坑開挖中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移水平和主體布局的水平。在挖掘基坑期間，會形成大面積的臨空面，在背土側(cè)的土壓力的作用下（基坑內(nèi)部），因此在基坑開挖過程當(dāng)中有需要對圍護(hù)樁體沿豎直方向的目的的水平位移舉行監(jiān)測和實(shí)時(shí)反饋有針對性的措施，確?；?，周圍建筑物和地下管線等的安全。

測斜監(jiān)測過程為：（1）用模擬探頭檢查測斜導(dǎo)管導(dǎo)槽質(zhì)量，是否有卡探頭的現(xiàn)象；（2）開啟測斜儀測讀儀處于工作狀態(tài)，將探頭導(dǎo)輪插入測斜導(dǎo)管導(dǎo)槽內(nèi)，緩慢地下放至管底穩(wěn)定一段時(shí)間（建議超過5分鐘），然后由管底自下而上沿導(dǎo)槽全長每隔0.5 m讀一次數(shù)據(jù)，記錄測點(diǎn)水平和讀數(shù)。測讀完畢后，將探頭旋轉(zhuǎn)180°插入同一對導(dǎo)槽內(nèi)，用上述方法再觀測一次，探點(diǎn)水平同第一次相同；（3）每一水平的正反兩讀數(shù)的絕對值宜相同，當(dāng)讀數(shù)有異常時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)測。

4.4 周邊地表及建筑物沉降

施工過程中會引起周圍土體的沉降變形，對地表測點(diǎn)進(jìn)行沉降監(jiān)測能及時(shí)了解基坑周圍土體穩(wěn)定性，由于施工原因?qū)⒅率怪苓吔ㄖ铮?gòu)筑物）發(fā)生沉降和傾斜，為全面掌握工程施工對四周建筑物（構(gòu)筑物）的影響程度，監(jiān)測施工過程當(dāng)中四周建筑物（構(gòu)筑物）的沉降和傾斜環(huán)境，判斷建筑物（構(gòu)筑物）的安全性和工程保護(hù)措施的可靠性。觀測采用閉合水準(zhǔn)路線時(shí)可以只觀測單程，采用附合水準(zhǔn)路線形式必須進(jìn)行往返觀測，取兩次觀測高差中數(shù)進(jìn)行平差。觀測順序：往測：后、前、前、后，返測：前、后、后、前。

建筑物（構(gòu)筑物）的沉降觀測可以與地表沉降監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)共用，建筑物（構(gòu)筑物）的沉降監(jiān)測點(diǎn)可以包含在其中，形成閉路和附合線路。建（構(gòu)）筑物沉降觀測采用幾何水準(zhǔn)測量方法，使用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測。其技術(shù)要求及觀測注意事項(xiàng)與地表沉降監(jiān)測要求一致。

4.5 支撐內(nèi)力

支撐體系的受力情況直接影響基坑布置的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)掌握基坑開挖支護(hù)內(nèi)力的大小和變化情況，以及主體結(jié)構(gòu)的施工。選擇典型支撐進(jìn)行受力變化監(jiān)測。對于鋼支撐，其內(nèi)部力是使用內(nèi)力計(jì)（也稱為反力計(jì)）測試的; 對于鋼筋混凝土支撐，其內(nèi)力采用鋼筋應(yīng)力計(jì)（推薦）或應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測試?？紤]溫度對支撐軸力的影響，鋼支撐在溫差（尤其是冬夏天溫差較大的情況下）作用下產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象，在熱脹狀態(tài)下鋼支撐受圍護(hù)結(jié)構(gòu)約束將產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)力（即軸力），在冷縮狀態(tài)下鋼支撐軸力逐漸損失減少。

5 數(shù)據(jù)處理與分析示例

5.1 支撐結(jié)構(gòu)水平位移量測數(shù)據(jù)

本文選擇ZQS55201、ZQS55202、ZQS55401、ZQS55601、ZQS55801和ZQS55701六個監(jiān)測點(diǎn)在2018年1月22日到1月29日的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息反饋。具體數(shù)據(jù)由表2所示。

表2 一周水平位移測試數(shù)據(jù)

5.2 豎直位移量測數(shù)據(jù)

本文章選擇ZQC55403、ZQC55404、ZQC55603、ZQC55604四個監(jiān)測點(diǎn)在2018年1月22日到1月29日的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息反饋。具體數(shù)據(jù)由表3所示。

表3 一周豎直位移測試數(shù)據(jù)

5.3 斜側(cè)數(shù)據(jù)

本文選擇監(jiān)測點(diǎn)ZQT01和監(jiān)測點(diǎn)ZQT02在2018年1月22日到1月29日的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息反饋。具體數(shù)據(jù)由表4所示。

5.4 地表沉降及建筑物沉降數(shù)據(jù)

本文選擇地表沉降監(jiān)測點(diǎn)DB55203和監(jiān)測點(diǎn)DB55204，建筑物沉降監(jiān)測點(diǎn)JCJ52601、監(jiān)測點(diǎn)JCJ52801和監(jiān)測點(diǎn)JCJ53001在2018年1月22日到1月29日的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息反饋。具體數(shù)據(jù)由表5、表6所示。

表4 一周測斜數(shù)據(jù)及時(shí)程分析

表5 一周地表沉降數(shù)據(jù)

表6 一周建筑物沉降數(shù)據(jù)

5.5 支撐內(nèi)力數(shù)據(jù)

本文選擇監(jiān)測點(diǎn)200164、監(jiān)測點(diǎn)200161、監(jiān)測點(diǎn)150305和監(jiān)測點(diǎn)150322在2018年1月22日到1月29日的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息反饋。具體數(shù)據(jù)由表7所示。

5.6 數(shù)據(jù)綜合分析

通過對2018年1月22日到2018年1月29日石家莊市城市地下綜合管廊支撐體樁體樁頂?shù)乃胶拓Q直監(jiān)測顯示，水平位移一直在沖著基坑的方向偏移，和基坑的開挖深度呈正相關(guān)。地表沉降的累計(jì)變量與基坑的深度相關(guān)，在安裝鋼支撐結(jié)構(gòu)之前，顯示為增大，在安裝鋼支撐結(jié)構(gòu)之后，顯示為減小。綜合管廊周邊的建（構(gòu)）筑物的施工監(jiān)測顯示，在管廊的施工過程中，周邊的建（構(gòu)）筑物雖然會發(fā)生沉降，且一直都有下沉的趨勢，但是下沉的深度、總量都很微小，通過對綜合管廊的鋼支撐內(nèi)力的監(jiān)測，在管廊的施工過程以及基坑的開挖過程中，應(yīng)當(dāng)及時(shí)將鋼支撐結(jié)構(gòu)安裝上，讓鋼支撐結(jié)構(gòu)在正常情況下發(fā)揮出它的優(yōu)點(diǎn)。

表7 一周支撐內(nèi)力數(shù)據(jù)

6 結(jié)語

本文通過對石家莊舊城區(qū)地下綜合管廊施工監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行綜合綜合研究發(fā)現(xiàn)采用明挖法施工的監(jiān)測均以表面沉降監(jiān)測（或土體沉降監(jiān)測）為根本項(xiàng)目。施工周圍的巖土體由于開挖或開挖的壓力而發(fā)生變化，并從穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)榭杀３譅顟B(tài)。在這種壓力狀態(tài)下，土體可能發(fā)生一些小的位移以達(dá)到穩(wěn)定。狀態(tài)也可能是因?yàn)樯鲜鲞^程一直重復(fù)，最終失去穩(wěn)定狀態(tài)，從而導(dǎo)致滑坡。地面沉降監(jiān)測的結(jié)果直接顯示周圍巖體的變化。當(dāng)我們掌握巖土變形時(shí)，指導(dǎo)施工，保證安全就水到渠成了。