地鐵車站施工中的深基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)控制

張海超

（1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽合肥 230088；2.公路交通節(jié)能環(huán)保技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心，安徽 合肥 230088）

為了滿足大中型城市居民對(duì)公共出行服務(wù)的要求，我國(guó)在現(xiàn)代化城市發(fā)展中加大了地鐵工程的建設(shè)力度，地鐵車站工程的規(guī)模不斷擴(kuò)大，客觀上增加了深基坑施工的難度。由于地鐵車站大多地處繁華城市區(qū)域，地面交通流量大，地下管線設(shè)施復(fù)雜，且在工程區(qū)域周邊存在大量的建筑物，對(duì)深基坑施工安全提出了更高要求，支護(hù)結(jié)構(gòu)是保證深基坑穩(wěn)定性和安全性的重要組成部分。因此在地鐵車站工程的深基坑施工過程中，應(yīng)采用動(dòng)態(tài)連續(xù)觀測(cè)的方式加強(qiáng)對(duì)深基坑支護(hù)的監(jiān)測(cè)控制，及時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)土體變形、地下水水位變化、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，并通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患，為保證地鐵車站工程深基坑施工的質(zhì)量安全提供可靠的參考依據(jù)。

1 某地鐵車站工程基本情況

某地鐵車站工程為三層結(jié)構(gòu)，均處于地下空間，建筑面積達(dá)到了4 萬m2以上，其站臺(tái)中心部分埋深在24.7 m左右。該地鐵車站工程在施工中采用了順筑明挖施工方式，其深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括混凝土支撐結(jié)構(gòu)、鋼管支撐以及地下連續(xù)墻。由于該工程區(qū)域土層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，地下水水位較高，且周邊地區(qū)有建筑物存在，因此需要加強(qiáng)對(duì)深基坑支護(hù)的監(jiān)測(cè)控制，以保證施工的質(zhì)量安全。

2 深基坑支護(hù)施工監(jiān)測(cè)控制布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)要點(diǎn)分析

2.1 布設(shè)支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)

為了監(jiān)測(cè)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂是否存在水平位移現(xiàn)象，在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)在深基坑各邊分別設(shè)置工作基點(diǎn)2～4個(gè)，且其監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在變形較小的基坑拐角位置。應(yīng)在觀測(cè)墩頂部設(shè)置整片鋼板以及強(qiáng)制對(duì)中螺栓，以確保觀測(cè)設(shè)備安裝穩(wěn)定精確。

在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)墻頂處，應(yīng)通過埋設(shè)觀測(cè)墩設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)墩時(shí)應(yīng)在支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的冠梁上鉆進(jìn)成孔，且應(yīng)準(zhǔn)確控制孔徑及孔深，以便進(jìn)行埋設(shè)鋼筋和混凝土澆筑作業(yè)。應(yīng)將小棱鏡等預(yù)埋件埋設(shè)于墩頂，且應(yīng)對(duì)小棱鏡氣泡位置進(jìn)行調(diào)整，以確保其在混凝土澆筑后能夠正常開展觀測(cè)工作。

2.2 布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)

為了監(jiān)測(cè)深基坑施工區(qū)域周邊建筑沉降以及各種地下管線設(shè)施情況，在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)設(shè)置3個(gè)以上水準(zhǔn)基點(diǎn)，且水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)與深基坑坑邊相距基坑深度的2～4倍之間。在埋設(shè)水準(zhǔn)基點(diǎn)時(shí)，應(yīng)選擇原狀土層或者基巖層，如有密集建筑物存在時(shí)，也可以在建筑樁基礎(chǔ)上設(shè)置基點(diǎn)。為了對(duì)支撐立柱的沉降情況進(jìn)行觀測(cè)，應(yīng)選擇支撐立柱頂部位置，并通過焊接方式設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)[1]。為了準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)深基坑工程區(qū)域的周邊建筑沉降，應(yīng)選擇建筑物立柱以及拐角等位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并合理確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量。在設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)與地面相距20 cm左右，并避免監(jiān)測(cè)點(diǎn)周圍有電信盒或雨水管等存在，以免影響觀測(cè)，同時(shí)應(yīng)與墻面保持適當(dāng)間距。

2.3 布設(shè)深層位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)

為了監(jiān)測(cè)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否存在深層水平位移現(xiàn)象，在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)選擇深基坑邊中部且存在較大變形風(fēng)險(xiǎn)、具有較強(qiáng)典型性代表性的位置作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，合理確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量。埋設(shè)測(cè)斜管時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況采用鉆孔或綁扎等方式。在對(duì)深基坑工程已完成施工的地下連續(xù)墻以及圍護(hù)樁等支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可以采用鉆孔埋設(shè)方式。埋設(shè)時(shí)應(yīng)在連續(xù)墻或者圍護(hù)樁上鉆進(jìn)成孔，且應(yīng)準(zhǔn)確控制孔徑以及孔深。在確定鉆孔質(zhì)量符合埋設(shè)要求后，應(yīng)向孔內(nèi)放入測(cè)斜管，并用細(xì)沙對(duì)鉆孔和測(cè)斜管縫隙進(jìn)行回填，測(cè)斜管凹槽應(yīng)垂直于深基坑邊緣[2]。在對(duì)深基坑擋墻結(jié)構(gòu)的深層水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)采用綁扎埋設(shè)方式設(shè)置測(cè)斜管，一般選擇擋墻鋼筋籠固定測(cè)斜管，且綁扎測(cè)斜管時(shí)應(yīng)將其間距控制在1.5 m以內(nèi)，固定牢固后澆筑混凝土。

2.4 布設(shè)軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)

為了監(jiān)測(cè)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)軸力，在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)選擇有較強(qiáng)代表性和典型的鋼支撐以及混凝土支撐結(jié)構(gòu)點(diǎn)位。一般應(yīng)在混凝土支撐結(jié)構(gòu)的四個(gè)角分別設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在鋼支撐上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)則應(yīng)采取交錯(cuò)布置方式，分別在其上下層設(shè)置軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)。為保證軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)合理確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置數(shù)量。

2.5 布設(shè)地下水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)

為了監(jiān)測(cè)深基坑施工區(qū)域地下水水位變化，在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)結(jié)合工程區(qū)域的地質(zhì)水文資料合理選擇測(cè)點(diǎn)位置。一般應(yīng)在臨近深基坑外側(cè)、含水量較大以及滲水性比較強(qiáng)的位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)管應(yīng)與深基坑邊保持平行，且間距應(yīng)控制在20～30 m左右。在埋設(shè)水位監(jiān)測(cè)管時(shí)應(yīng)選擇PVC等材質(zhì)，且應(yīng)準(zhǔn)確控制管徑，并用土工布將主管包裹固定。還應(yīng)在水位監(jiān)測(cè)管埋設(shè)時(shí)設(shè)置底蓋以及頂蓋，避免管內(nèi)有雜物進(jìn)入。完成成孔作業(yè)后進(jìn)行通水監(jiān)測(cè)，確認(rèn)成孔質(zhì)量符合監(jiān)測(cè)要求后，間隔24 h再開展水位監(jiān)測(cè)工作。

3 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)控制方法分析

3.1 監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)水位位移方法

圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂部的水位位移是變形監(jiān)測(cè)工作中的重點(diǎn)內(nèi)容之一，監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)合理配置人員設(shè)備，并按照確定的固定線路在有利時(shí)間段開展觀測(cè)工作。在監(jiān)測(cè)過程中，可以根據(jù)實(shí)際情況采用極坐標(biāo)法、偏角法以及其他觀測(cè)方法對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移進(jìn)行測(cè)量。在觀測(cè)基點(diǎn)以及工作基點(diǎn)時(shí)可以采用回光電測(cè)距和方向觀測(cè)方法，且應(yīng)進(jìn)行兩測(cè)回[3]。

根據(jù)建網(wǎng)平差結(jié)果確定坐標(biāo)系，一般可以將與深基坑相互垂直方向分別設(shè)定為坐標(biāo)系的橫縱軸，并對(duì)坐標(biāo)系內(nèi)各基點(diǎn)的初始坐標(biāo)加以測(cè)定。在后續(xù)的觀測(cè)中還應(yīng)隨時(shí)檢驗(yàn)其穩(wěn)定性，以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在初次觀測(cè)時(shí)，應(yīng)以各工作基點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)開展對(duì)通視范圍內(nèi)各水平位移測(cè)點(diǎn)的測(cè)量，且應(yīng)分別進(jìn)行一測(cè)回的方向觀測(cè)。在不同的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)分別對(duì)所有水平位移測(cè)點(diǎn)進(jìn)行2次以上的觀測(cè)，以完成建網(wǎng)平差以及初始坐標(biāo)的確定。在日常的監(jiān)測(cè)工作中，可以采用自動(dòng)連續(xù)測(cè)量方式通過極坐標(biāo)法觀測(cè)相距較近測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值，對(duì)存在施工阻擋或相距較遠(yuǎn)的測(cè)點(diǎn)則可以根據(jù)與初始坐標(biāo)值的對(duì)比結(jié)果確定其水平位移數(shù)據(jù)。

3.2 監(jiān)測(cè)沉降方法

在深基坑工程的施工過程中，工程區(qū)域周邊建筑的沉降、地表沉降以及工程范圍內(nèi)的地下管線設(shè)施也是影響支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要因素，因此應(yīng)通過幾何水準(zhǔn)法等監(jiān)測(cè)方法對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在實(shí)際監(jiān)測(cè)時(shí)先進(jìn)行水準(zhǔn)路線的布設(shè)，其前后視距差精度應(yīng)達(dá)到國(guó)家二級(jí)水準(zhǔn)要求，按照人員、路線以及儀器固定的基本監(jiān)測(cè)要求開展觀測(cè)工作。測(cè)量水準(zhǔn)時(shí)應(yīng)按照事先確定的水準(zhǔn)路線依次對(duì)各測(cè)站進(jìn)行測(cè)量。

在觀測(cè)前應(yīng)注意復(fù)核基準(zhǔn)點(diǎn)的精度，確認(rèn)高程基點(diǎn)位置準(zhǔn)確無誤后再開始進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)水準(zhǔn)測(cè)量。監(jiān)測(cè)人員還應(yīng)在觀測(cè)前對(duì)觀測(cè)儀器進(jìn)行檢校，以確保其精度能夠達(dá)到相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。完成觀測(cè)后，應(yīng)詳細(xì)記錄各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，并利用專業(yè)軟件系統(tǒng)完成對(duì)原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的平差處理以及對(duì)各點(diǎn)沉降值、高程以及累計(jì)沉降量等參數(shù)的計(jì)算分析，繪制變形曲線圖以及監(jiān)測(cè)報(bào)表，作為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性判斷依據(jù)。

3.3 監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水位位移的方法

在監(jiān)測(cè)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的深層水平位移情況時(shí)，可以利用測(cè)斜儀等監(jiān)測(cè)儀器，其能夠?qū)ι罨訃o(hù)結(jié)構(gòu)的深層水平位移進(jìn)行精確測(cè)量。根據(jù)不同的傳感元件，可以將測(cè)斜儀分成不同的類型，監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)根據(jù)地鐵車站施工以及深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的儀器類型。通常測(cè)斜儀主要包括測(cè)斜管、測(cè)讀儀以及測(cè)斜儀等組成部分，在實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)在深基坑的支護(hù)樁、擋墻以及土體內(nèi)分別埋設(shè)測(cè)斜管，通過測(cè)斜管將測(cè)斜儀伸入到待測(cè)目標(biāo)內(nèi)，此時(shí)可以根據(jù)引出線的瞬時(shí)水平位移量確定待測(cè)目標(biāo)的深層水平位移量，為判斷深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及是否發(fā)生變形等情況提供可靠的參考依據(jù)。

3.4 監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法

在測(cè)量深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況時(shí)，應(yīng)分別對(duì)其支撐軸力、應(yīng)力應(yīng)變以及彎矩進(jìn)行測(cè)量分析。軸力是本次地鐵車站工程深基坑施工中影響支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素，因此應(yīng)重點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)利用振弦式鋼筋計(jì)等測(cè)定混凝土支撐結(jié)構(gòu)的軸力，并通過反力計(jì)對(duì)鋼支撐結(jié)構(gòu)軸力進(jìn)行測(cè)量。在實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)將鋼筋計(jì)分別設(shè)置于鋼筋籠的四角，且應(yīng)保持四角在同一截面內(nèi)，分別讀數(shù)并取平均值，確定混凝土支撐結(jié)構(gòu)的軸力。設(shè)置反力計(jì)時(shí)應(yīng)采取交錯(cuò)布置方式將反力計(jì)分別設(shè)置于上下鋼支撐上，確保監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。

3.5 監(jiān)測(cè)地下水水位變化的方法

在監(jiān)測(cè)地下水水位時(shí)，可以利用干鋼尺對(duì)觀測(cè)井內(nèi)的水位進(jìn)行測(cè)量。觀測(cè)井應(yīng)選擇水位相對(duì)較高的點(diǎn)位，并直接插入干鋼尺，通過測(cè)定濕跡以及管頂高程對(duì)地下水水位進(jìn)行計(jì)算。在觀測(cè)時(shí)應(yīng)注意合理選擇鋼尺長(zhǎng)度，確保長(zhǎng)于孔口和地下水位的高差，以保證觀測(cè)的順利進(jìn)行，也可以采用測(cè)管對(duì)地下水水位進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)應(yīng)向水位管內(nèi)放入測(cè)頭，并根據(jù)鋼尺電纜讀數(shù)確定水位高程。測(cè)量時(shí)應(yīng)重復(fù)4次且讀數(shù)差應(yīng)在4 mm以內(nèi)，取4次讀數(shù)的平均值作為判斷深基坑支護(hù)穩(wěn)定性的參考依據(jù)，以控制測(cè)量誤差。

4 結(jié)語

在地鐵車站工程的深基坑施工過程中，為了保證其支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，應(yīng)合理布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并采取科學(xué)的監(jiān)測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)深基坑施工全過程的動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)。準(zhǔn)確掌握各項(xiàng)影響支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素變化情況，為深基坑的安全施工提供客觀全面的參考依據(jù)，為地鐵車站工程建設(shè)的順利實(shí)施奠定良好的基礎(chǔ)，推動(dòng)我國(guó)地鐵工程建設(shè)的健康發(fā)展。