地鐵車站深基坑監(jiān)測與分析

孫晨

（安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 安徽淮南 232001）

0 引言

地鐵施工監(jiān)測工作是以動(dòng)態(tài)描述地鐵土建施工期間結(jié)構(gòu)自身、地下管線及周圍建筑物的穩(wěn)定性，確保基坑施工期間工程的安全穩(wěn)定而進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作。通過對(duì)工程施工期間監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行采集與分析，為優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工方案提供依據(jù)，使城市軌道交通建設(shè)更加安全、可靠。

本文以合肥市地鐵四號(hào)線豐樂河站為背景，對(duì)該車站深基坑部分變形規(guī)律進(jìn)行了探究。

1 工程概況

豐樂河路站車站地下六柱七跨段基坑寬度為48.8～53.2m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度15.9～17.6m，盾構(gòu)工作井段基坑深度約19.1m；該段地面中間低兩側(cè)高，地面設(shè)計(jì)標(biāo)高約40.40～42.00m，覆土厚度2.2～3.5m。地下單層雙跨段標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬度為14.8m，基坑深度14.7～17.6m，盾構(gòu)工作井段基坑深度約16.1m；該段地面西低東高，地面設(shè)計(jì)標(biāo)高約38.0～41.7m，覆土厚度4.2～7.3m。

2 基坑維護(hù)設(shè)計(jì)與施工方案

本車站基坑支護(hù)采用灌注樁+內(nèi)支撐形式以及灌注樁+錨桿形式。地下單層雙跨段，支撐設(shè)置采用一道混凝土支撐+兩道鋼支撐，主體標(biāo)準(zhǔn)段采用上部放坡+下部鉆孔樁+四道錨索支撐設(shè)置?；炷林螛?biāo)準(zhǔn)間距為9.0m，鋼支撐標(biāo)準(zhǔn)間距為3.0m，錨索為一樁一錨，圍護(hù)樁嵌固深度約為0.45～0.5倍基坑深度。

3 監(jiān)測主要內(nèi)容

3.1 沉降觀測

沉降觀測應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)《城市軌道交通工程測量規(guī)范》（GB 50308—2008）變形監(jiān)測要求，按照二等要求進(jìn)行附合導(dǎo)線觀測。在監(jiān)測的過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行以下規(guī)定：

（1）觀測前對(duì)所用的水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行校驗(yàn)，并作好記錄，在使用過程中不隨意更換。

（2）定期進(jìn)行外圍水準(zhǔn)點(diǎn)校核、測點(diǎn)檢查，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性。

（3）應(yīng)將水準(zhǔn)尺嚴(yán)格垂直放置在觀測點(diǎn)上，觀測點(diǎn)上如有污泥或污水應(yīng)清理干凈，保證水準(zhǔn)尺放置在觀測點(diǎn)上；如遇不能立直的點(diǎn)或可能被碰動(dòng)的點(diǎn)須如實(shí)記錄。

（4）觀測視線不得穿越玻璃或其它可使視線發(fā)生跳躍處等；每測站應(yīng)正確清楚地讀數(shù)，包括前后視讀數(shù)及其距離，保證符合技術(shù)要求。

3.2 水平位移監(jiān)測

水平位移采用全站儀進(jìn)行觀測，在監(jiān)測的過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行以下規(guī)定：

（1）在觀測儀器時(shí)，當(dāng)有太陽光照射的情況下，要帶上遮陽傘，防止對(duì)觀測精度帶來干擾。如果儀器是在表面光滑的地方架設(shè)時(shí)，就要把腳架的三個(gè)腳用細(xì)繩連起來，避免儀器滑倒。

（2）當(dāng)架設(shè)儀器在三腳架上時(shí)，避免在有振動(dòng)的情況下進(jìn)行觀測，從而影響測量精度。

（3）若儀器出現(xiàn)任何故障，應(yīng)停止使用，立即檢修，不然會(huì)使儀器的損壞更加嚴(yán)重同時(shí)也影響監(jiān)測精度。

（4）在開箱取出儀器前，要記住儀器的是如何擺放的，儀器在取出或放入儀器箱時(shí)，一定要將儀器的提手和底座握住，切不可握在顯示單元下方。儀器裝卸中，同樣握住提手。也絕不要去拿鏡筒，這會(huì)使內(nèi)部固定的部件受到影響，從而導(dǎo)致儀器的精度不準(zhǔn)。應(yīng)該握儀器的底座或望遠(yuǎn)鏡支架的下部。儀器用完后，把物鏡罩先給蓋上，把表面的灰塵擦掉。放入儀器箱時(shí)確定都放置妥當(dāng)了，確保蓋上箱蓋時(shí)沒有任何問題。

3.3 支撐軸力監(jiān)測

記錄人員確認(rèn)好待測軸力計(jì)或應(yīng)力計(jì)編號(hào)后，將傳感器與測試儀連接無誤，讓其保持一段時(shí)間的靜置，讀數(shù)時(shí)確保儀器溫度和讀數(shù)是穩(wěn)定的，記錄人員將數(shù)據(jù)記錄下來，邊記錄邊復(fù)述讀數(shù)，確保無誤。

3.4 墻體水平位移監(jiān)測

墻體深層水平位移監(jiān)測采用伺服加速度式CX-901F測斜儀進(jìn)行觀測，每0.5m讀數(shù)一次，儀器主要技術(shù)指標(biāo)：輪距為500mm，總長為700mm，分辨率0.01mm/500mm，測量范圍為±30。監(jiān)測數(shù)據(jù)儀器自動(dòng)采集，自動(dòng)計(jì)算。在監(jiān)測的過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行以下規(guī)定：

（1）每次測量之前應(yīng)檢查儀器是否工作正常，其穩(wěn)定性、靈敏度、重復(fù)性三項(xiàng)。

①穩(wěn)定性：連接好儀器與探頭插頭后，將電源開關(guān)打開，等穩(wěn)定1min后把探頭直立靠在穩(wěn)固不動(dòng)的物體上，再觀察儀器上數(shù)據(jù)，注意不能受其他振動(dòng)的干擾，待到最后一位數(shù)據(jù)穩(wěn)定在±3之間時(shí)，那么可以確定儀器穩(wěn)定正常。

②靈敏度檢查方法：將探頭沿滑輪分別朝兩個(gè)相反方向傾斜，分別觀察兩者的數(shù)據(jù)變化，若其中一個(gè)數(shù)據(jù)朝著增加方向改變，另一個(gè)朝著減少方向改變，并且增加和減少的量變化比較大，則表明儀器靈敏度處于正常狀態(tài)。

③重復(fù)性性檢查方法：將探頭放入測斜管內(nèi)3m處，穩(wěn)定后讀一個(gè)數(shù)，然后將探頭取出后再用同樣的原來放入測斜管內(nèi)3m處。此時(shí)讀數(shù)如果與第一次一樣，或相差小于0.5mm，說明儀器重復(fù)性正常。

（2）測試前，應(yīng)在PVC測斜管管口做一標(biāo)記，每次電纜深度都應(yīng)以該記號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)起點(diǎn)。

（3）將探頭沿滑輪傾斜時(shí)，數(shù)據(jù)增大的方向作為正方向，正方向?qū)?zhǔn)基坑方向，在探頭正方向作一標(biāo)記，每次測試時(shí)都應(yīng)該按照同一個(gè)方向先測正方向，再轉(zhuǎn)180°測反方向。

（4）探頭放入待測深度后，一定要待到顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定在±5之間浮動(dòng)，才能開始讀數(shù)，切不可剛放到指定深度后馬上讀數(shù)，由于在探頭的滑輪與PVC管內(nèi)槽存在著接觸穩(wěn)定過程，如果這兩者沒有達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，那么這時(shí)讀取的數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的。

（5）本項(xiàng)目以管口為位移起算點(diǎn)，應(yīng)對(duì)管口位移進(jìn)行觀測，用以修正測斜儀的監(jiān)測成果。

3.5 坑外地下水位監(jiān)測

采用SC-30水位計(jì)進(jìn)行水位觀測。該儀器接收系統(tǒng)部分由音響器和峰值指示組成，音響器由蜂鳴器發(fā)出連續(xù)不斷的蜂鳴聲響，峰值指示為電壓表指針指示，兩者可通過撥動(dòng)開關(guān)來選用，二者測度精度是一致的。在監(jiān)測的過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行以下規(guī)定：

（1）測量前應(yīng)事先檢驗(yàn)水位計(jì)是否處于正常工作狀態(tài)，保證其靈敏度。

（2）讀數(shù)的準(zhǔn)確性決定于及時(shí)判定蜂鳴聲或指示的起始位置，測量的精度與操作者的熟練程度有關(guān)，故應(yīng)反復(fù)聯(lián)系與操作。

（3）當(dāng)測頭的觸點(diǎn)接觸到水面時(shí)，音響器會(huì)發(fā)出聲音，或電壓表立即會(huì)有指示，此時(shí)，應(yīng)緩慢地收放鋼尺電纜，以便仔細(xì)地尋找到發(fā)聲或指示瞬間的確切位置后讀出該點(diǎn)距孔口的深度尺寸。

（4）地下電纜所測水位為地下水位距管口的相對(duì)水位，最終水位應(yīng)通過管口的高程進(jìn)行換算得到，因此，每次測量時(shí)，要確認(rèn)管口高程是否有變化，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

整個(gè)監(jiān)測過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量較大，本文只對(duì)地表沉降18-1～5及ZQT12監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行分析，為今后合肥地區(qū)地鐵車站設(shè)計(jì)和施工提供經(jīng)驗(yàn)參考。

4.1 地表沉降監(jiān)測分析

地鐵主體標(biāo)準(zhǔn)段DBC18-1～5剖面上地表沉降點(diǎn)，隨著施工進(jìn)行的監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線，可以看出隨著地鐵基坑的開挖，地表沉降累計(jì)變化量不斷增大。其中最大沉降發(fā)生在DBC18-1點(diǎn)，沉降量達(dá)到15mm左右，最小沉降點(diǎn)DBC18-5沉降量為5mm左右。這是由于離基坑較遠(yuǎn)的監(jiān)測點(diǎn)受開挖的影響較小，沉降量也較小，靠近基坑的監(jiān)測點(diǎn)，所受影響較大，沉降量也較大。隨著基坑支撐裝置的架設(shè)，土體綜合受力達(dá)到平衡，沉降量逐漸趨于穩(wěn)定。

4.2 深層巖土體水平位移監(jiān)測分析

通過整理施工現(xiàn)場量測的樁體深層水平位移數(shù)據(jù)，以樁體的深度為橫坐標(biāo)，以樁體的水平位移為縱坐標(biāo)，得到ZQT12測斜孔的深層位移曲線圖如圖1所示。觀察變形曲線深度形狀，基坑各監(jiān)測點(diǎn)水平位移隨著時(shí)間的推移而逐漸增加，且該樁體水平位移隨著深度的增加而呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，樁體的頂端位置基本不發(fā)生水平位移，并且底部水平位移值變化很小。累計(jì)變量在9m處達(dá)到最大值，為19.58m。隨著基坑開挖到設(shè)計(jì)深度，樁體變形趨于穩(wěn)定[2]。

圖1 ZQT12深層位移曲線

基坑測斜數(shù)據(jù)在一定程度上可以反應(yīng)地鐵車站局部土質(zhì)的變化情況，所以在基坑開挖過程中，加強(qiáng)對(duì)墻體和土體的深層水平位移監(jiān)測是十分有必要的。

5 結(jié)束語

地鐵車站深基坑監(jiān)測是施工過程中至關(guān)重要的一項(xiàng)工作，監(jiān)測數(shù)據(jù)是地鐵車站整個(gè)系統(tǒng)工程的體溫表，是各種復(fù)雜因素影響下的綜合體現(xiàn)，任何安全、隱患狀態(tài)都會(huì)在數(shù)據(jù)上反映。不但可以反饋施工的質(zhì)量，還可以指導(dǎo)施工中遇到的問題的解決，避免施工操作不當(dāng)造成的損失，是施工決策的重要保障。