機(jī)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)新建地下車站監(jiān)測(cè)技術(shù)

王曉志

（中鐵建南方建設(shè)投資有限公司，廣東 深圳 518016）

1 工程概況

如圖1 所示，機(jī)場(chǎng)T1 站位于廣州市白云區(qū)人和鎮(zhèn)，處于運(yùn)營(yíng)中的白云機(jī)場(chǎng)T1 航站樓區(qū)域，東側(cè)為機(jī)場(chǎng)東連接樓、機(jī)場(chǎng)P1 停車場(chǎng)，西側(cè)為機(jī)場(chǎng)南進(jìn)港高架橋、機(jī)場(chǎng)P2 停車場(chǎng)，車站位于機(jī)場(chǎng)東路下方，機(jī)場(chǎng)東路為進(jìn)入機(jī)場(chǎng)的交通主干道，路下埋設(shè)有給水、排水、電力、電信、燃?xì)獾榷喾N地下管線。該站處于關(guān)鍵線路、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，為新白廣線“卡脖子”工程。

圖1 白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)T1航站區(qū)域施工平面圖

車站呈“Z 字型”南北向布置，中部為“啞鈴型”主體結(jié)構(gòu)，兩端外掛2 個(gè)風(fēng)亭結(jié)構(gòu)。為地下二層島式框架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)約310.75m，標(biāo)準(zhǔn)斷面寬23.9m，埋深21.08～23.51m。車站主體采用“明挖順作+先隧后站”的工藝施工，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用“1.0m 厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐”形式（兩端采用1.2m 厚），標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)置4 道水平支撐，第一道、第二道為800×800mm 鋼筋砼支撐，第三道為1 000×1 000mm 鋼支撐，第四道為?609豎向鋼倒撐；端頭擴(kuò)大段采用五道支撐，第一至第四道為800×1 000mm 鋼筋砼支撐，第五道為?609 豎向鋼倒撐。地墻接縫在盾構(gòu)開(kāi)洞處采用鎖口管接頭，其余采用型鋼接頭，并在接縫處設(shè)2根?800mm 高壓旋噴樁用來(lái)加強(qiáng)接縫止水。

基坑設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)。

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)巖土層分為填土層、陸相沖洪積砂層、粉質(zhì)黏土層，巖石強(qiáng)～弱風(fēng)化帶層?？辈煦@孔資料揭露溶、土洞的鉆孔有10個(gè)，見(jiàn)洞率為33.3%，初步判定巖溶屬中等發(fā)育。溶洞豎向洞高1～10.9m，部分全充填，充填物主要為軟塑狀粉質(zhì)黏土，部分無(wú)充填物；洞頂埋深24.4～46m，土石溶蝕界面起伏變化大，開(kāi)挖前采取溶土洞注漿處理。場(chǎng)區(qū)屬于廣花沖積盆地地貌，地形開(kāi)闊平坦，地下水位有一定波動(dòng)，具季節(jié)性，主要受降雨季節(jié)支配，每年4～9 月份雨季期間，大氣降水豐沛，是地下水的補(bǔ)給期，其水位明顯上升，10 月～次年3 月為地下水的消耗期，地下水位隨之下降，估算年變化幅度約2.5～3.5m。

2 監(jiān)測(cè)目的

1）本站基坑工程開(kāi)挖深度大、施工周期長(zhǎng)、影響因素多、建設(shè)意義重大，同時(shí)由于基坑所處區(qū)域地質(zhì)情況復(fù)雜性和各種偶然因素的作用，確保工程順利進(jìn)行，預(yù)判事故征兆，做好可能出現(xiàn)事故的應(yīng)急處理對(duì)策，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，保障機(jī)場(chǎng)內(nèi)市政管線設(shè)施的安全、正常使用。

2）根據(jù)對(duì)基坑本體及周邊建（構(gòu)）筑物各項(xiàng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，分析研判基坑安全和環(huán)境安全，預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)下一步施工的基坑安全度，通過(guò)修正施工參數(shù)，對(duì)已有施工方案進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到掌控施工對(duì)周邊建筑物及管線影響的目的。

3）基坑支護(hù)收到空間、時(shí)間等多因素的影響，建立一套適合此工況條件下完整的監(jiān)測(cè)體系，全面指導(dǎo)工程施工，及時(shí)反映基坑的安全狀況，為后續(xù)類似工程提供借鑒參數(shù)。

3 監(jiān)測(cè)方案

3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

施工過(guò)程中對(duì)地層和支護(hù)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為施工提供可靠信息，以達(dá)到科學(xué)指導(dǎo)施工、合理修改設(shè)計(jì)或及時(shí)采取施工技術(shù)措施的目的，主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及測(cè)點(diǎn)布置如表1 所示。

表1 T1站監(jiān)測(cè)內(nèi)容

3.2 控制指標(biāo)

各項(xiàng)目控制指標(biāo)如表2 所示。充分考慮基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、場(chǎng)地及巖土工程條件、周邊環(huán)境、施工組織設(shè)計(jì)、機(jī)場(chǎng)方的有關(guān)意見(jiàn)，取設(shè)計(jì)允許最大值的80%做預(yù)警值。另根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比值推定預(yù)警值的參考：①壓力自來(lái)水管道沉降和水平位移最大均不超過(guò)20mm，1 天變化不超3mm；②煤氣管道沉降和水平位移最大均不超過(guò)15mm，1 天變化不超2mm；③基坑降水或開(kāi)挖引起坑外水位下降不得超過(guò)1m，一天變化不超0.5m。

表2 T1站各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制值指標(biāo)

觀測(cè)頻率：開(kāi)挖階段，基坑在開(kāi)始開(kāi)挖5d內(nèi)，1 次/3d；5～15d 內(nèi)，1 次/2d；超過(guò)20d，2次/1d?；臃獾组_(kāi)始一周內(nèi)，2次/1d；1～28d，1 次/1d；超過(guò)28d 以上，1 次/3d。支撐拆除期間，加密觀測(cè)，為1 次/1d。數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定后，1次/15d。

加密監(jiān)測(cè)頻率的突發(fā)情況：①監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值；②監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化較大或者速率加快；③基坑及周邊大量積水、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)下雨、市政管道出現(xiàn)泄漏；④基坑附近地面荷載突然增大或超過(guò)設(shè)計(jì)限值；⑤支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂；⑥周邊地面突發(fā)較大沉降或出現(xiàn)嚴(yán)重開(kāi)裂；⑦臨近建筑突發(fā)較大沉降、不均勻沉降或出現(xiàn)嚴(yán)重開(kāi)裂；⑧基坑底部、側(cè)壁出現(xiàn)管涌、滲漏或流沙等現(xiàn)象；⑨其他影響基坑及周邊環(huán)境安全的異常情況；⑩當(dāng)有危險(xiǎn)事故征兆時(shí)，實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)。

3.3 精密高程網(wǎng)的建立

高程基準(zhǔn)控制網(wǎng)由高程基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)組成，分段、成環(huán)布設(shè)成局部獨(dú)立網(wǎng)，同監(jiān)測(cè)點(diǎn)一起布設(shè)成閉合環(huán)、或形成由附合路線構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)（圖3）。

圖3 建立高程網(wǎng)

高程基準(zhǔn)點(diǎn)選擇完成以后，至少經(jīng)過(guò)2 次復(fù)測(cè)，確認(rèn)高程基準(zhǔn)點(diǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，方可使用。復(fù)測(cè)周期應(yīng)視基準(zhǔn)點(diǎn)所在位置的穩(wěn)定情況確定，在施工過(guò)程中宜1～2 月復(fù)測(cè)一次，點(diǎn)位穩(wěn)定后宜每季度或每半年復(fù)測(cè)一次?；鶞?zhǔn)網(wǎng)復(fù)測(cè)時(shí)，往返較差及環(huán)線閉合差應(yīng)在±0.3mm（n為測(cè)站數(shù))以內(nèi)每站高差中誤差在±0.15mm 以內(nèi)，其精度要求滿足GB 50308-2017《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》中“15.2.2 垂直沉降監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)技術(shù)要求”Ⅱ等觀測(cè)有關(guān)要求。

基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性檢核：工作基點(diǎn)一般離基坑較近，其穩(wěn)定性可以通過(guò)與穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)結(jié)果來(lái)判定。設(shè)某一工作基點(diǎn)與穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)之間首期聯(lián)測(cè)結(jié)果為l0，l0為精確測(cè)得并假設(shè)為母體的均值μ，以后檢測(cè)n次的結(jié)果為（i=1，2，…，n)，以n期檢測(cè)結(jié)果作為母體的子樣，可以根據(jù)式（1)分別計(jì)算子樣均值和標(biāo)準(zhǔn)差s，并可建立式（2)統(tǒng)計(jì)量t。

設(shè)顯著水平α，由t分布表可查得（n-1)，當(dāng)｜t|＜（n-1)時(shí)，l0=μ的假設(shè)成立，可以認(rèn)為各期檢測(cè)結(jié)果與首期聯(lián)測(cè)結(jié)果l0無(wú)顯著差異，工作基點(diǎn)穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定。

3.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

T1 站基坑監(jiān)測(cè)布點(diǎn)如圖2、圖3 所示。

圖2 T1站1-19軸基坑監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖

圖3 T1站20-37軸基坑監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖

3.5 主要監(jiān)測(cè)結(jié)果情況

通過(guò)采用比較法、作圖法和數(shù)學(xué)、物理模型等一系列監(jiān)測(cè)手段，分析各監(jiān)測(cè)物理量值大小、變化規(guī)律、發(fā)展趨勢(shì)，擬合變化量與時(shí)間關(guān)系曲線圖，對(duì)工程的安全狀態(tài)及趨勢(shì)研判進(jìn)行評(píng)估、決策。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目情況如下。

3.5.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移觀測(cè)

如圖4所示，從4月6日至11月6日，ZQS13點(diǎn)（21軸工點(diǎn)大門口側(cè)，基坑中部）最大累計(jì)水平位移6.7mm，平均變化0.03mm/d；ZQS41 點(diǎn)（21 軸機(jī)場(chǎng)路側(cè)，基坑中部）最大累計(jì)水平位移-17.4mm，日平均變化-0.08mm/d。均在可控范圍內(nèi)。

圖4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移曲線圖

如圖5所示，從3月19日至11月7日，ZQC13點(diǎn)（21軸靠近工地門口）最大累計(jì)豎向位移-10.8mm，日平均變化0.05mm/d。均在可控范圍內(nèi)。

圖5 圍護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移曲線圖

3.5.2 周邊建（構(gòu)）筑物監(jiān)測(cè)

如圖6 所示，從2 月1 日至11 月9 日，J2點(diǎn)（A1 西出口）最大累計(jì)沉降-10.87mm，日平均沉降0.04mm/d。均在可控范圍內(nèi)。

圖6 基坑周邊建（構(gòu)）筑物沉降曲線圖

3.5.3 地面沉降監(jiān)測(cè)

如圖7所示，從3月8日至11月9日，D41-2點(diǎn)（31軸機(jī)場(chǎng)東路）最大累計(jì)沉降-27.37mm，日平均沉降0.11mm/d；D41-3點(diǎn)（31 軸機(jī)場(chǎng)東路）最大累計(jì)沉降-36.18mm，日平均沉降0.15mm/d，為地表沉降最大部位。該兩測(cè)點(diǎn)累計(jì)變形超出預(yù)警值，結(jié)合地表各監(jiān)測(cè)點(diǎn)當(dāng)日數(shù)據(jù)顯示，其中累計(jì)變形最大為-36.18mm，單日變形速率-0.47mm/d，累計(jì)變形超出預(yù)警值，但當(dāng)日變形較小，除該點(diǎn)以外，其余測(cè)點(diǎn)累計(jì)變形及變形速率未超預(yù)警值。

圖7 基坑周邊地表沉降曲線圖

3.5.4 樁（墻）深層水平位移及土體測(cè)斜

3 月23 日至11 月9 日，土體測(cè)斜孔最大階段累計(jì)變形為ZQT35（8 軸靠近機(jī)場(chǎng)東路）在20.5m位置的87.56mm，單日變形速率1.77mm/d；TST19 孔（13 軸靠近機(jī)場(chǎng)東路）最大階段累計(jì)變形為TST19 在18.5m 位置的44.95mm，單日變形速率0.21mm/d，累計(jì)變形已超出預(yù)警值，與過(guò)程中出現(xiàn)墻縫滲水相關(guān)，及時(shí)采取封堵加固、措施處理，整體可控。

3.5.5 支撐軸力監(jiān)測(cè)

如圖8 所示，從3 月12 日至11 月9 日，支撐ZCL33-2 點(diǎn)（大里程35 軸）最大累計(jì)受壓3817.1KN，日平均變化15.77KN/d。監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)變形超出預(yù)警值，分析支撐軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)受溫度影響較大，但整體變形在可控范圍。

圖8 支撐軸力監(jiān)測(cè)曲線圖

3.5.6 水位監(jiān)測(cè)

如圖9 所示，從1 月30 日～11 月21日，水位孔DSW2 點(diǎn)（小里程5 軸靠近機(jī)場(chǎng)東連接樓）最大累計(jì)下降418mm，日平均下降1.477mm/d，為下降值最大部位。

圖9 水位監(jiān)測(cè)曲線圖

4 結(jié)論及建議

截至目前，已持續(xù)約9 個(gè)月的基坑監(jiān)測(cè)，基坑已順利完成底板結(jié)構(gòu)，面對(duì)白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)周邊復(fù)雜的地質(zhì)情況及高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的環(huán)境，采取的該套監(jiān)測(cè)方案具有針對(duì)性、完整性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性，及時(shí)的反饋周邊建（構(gòu)）筑物及交通管線的變化情況，得到如下結(jié)論及建議。

1）基坑監(jiān)測(cè)屬于精密監(jiān)測(cè)內(nèi)容，各周期監(jiān)測(cè)綱要須保持一致，固定人、固定儀器、固定路線、固定時(shí)間，測(cè)點(diǎn)要與遠(yuǎn)離變形區(qū)的基準(zhǔn)點(diǎn)之間構(gòu)成閉合或符合路線，嚴(yán)密平差，精確測(cè)到測(cè)值。同時(shí)做好施工進(jìn)度、天氣狀況、氣象條件等記錄。

2）本基坑墻體測(cè)斜階段性多個(gè)點(diǎn)位出現(xiàn)接近報(bào)警，分析墻體測(cè)斜可能受到同時(shí)段先隧后站掘進(jìn)影響及ZQT-12 附近進(jìn)行工法樁加固有關(guān)，注漿壓力比常規(guī)旋噴止水壓力大，工法樁完成之后測(cè)斜出現(xiàn)較大的可能；車站內(nèi)管片拆除后未及時(shí)跟進(jìn)架設(shè)第四道支撐，弱化墻體穩(wěn)定性。

3）軸力器件電阻較靈敏，其監(jiān)測(cè)受溫度影響較大，采取早上固定時(shí)間觀測(cè)的措施，可提高數(shù)據(jù)可靠性。

4）部分地表點(diǎn)沉降超限，分析有機(jī)場(chǎng)東路車輛動(dòng)載和東側(cè)場(chǎng)地管片堆載力加持，且之前西側(cè)地面排水不暢，2019 年10 月以來(lái)廣州季節(jié)性水補(bǔ)較少等因素。可采取措施有：加強(qiáng)管理，及時(shí)對(duì)已拆除的管片進(jìn)行外運(yùn)、卸載，完善疏導(dǎo)水溝改善車站西側(cè)排水，加強(qiáng)車站整體排水，減弱監(jiān)測(cè)數(shù)值波動(dòng)。另外，加密觀測(cè)、加快完成管片拆除，控制開(kāi)挖層厚，及時(shí)注漿堵塞墻壁接縫處的滲水，必要時(shí)采用降水井回灌措施，薄弱部位加設(shè)鋼支撐，及早完成基坑封底。

5）合理的設(shè)置報(bào)警值可使施工過(guò)程安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。建議后續(xù)實(shí)施過(guò)程中綜合規(guī)范的允許、管線產(chǎn)權(quán)單位的提資及經(jīng)驗(yàn)值，可根據(jù)觀測(cè)區(qū)域地質(zhì)情況、施工工藝、外界環(huán)境動(dòng)態(tài)變化因素，適時(shí)組織專家論證，動(dòng)態(tài)調(diào)整警報(bào)值，滿足安全管控的需求。