浅谈铁车站基坑监测方案
【摘
要】 以成都地铁 2 号线互助站为例，结合该基坑工程的施工方案介绍了包括支护结构竖向及水平位移、钢支撑轴力、沉降监测、地下水位等内容的监测和布设，以及监测信息的反馈、监测数据的分析。 【关键词】 基坑工程; 监测; 测点布设
1 项目概况与监测项目
成都地铁 2 号线二期工程( 西延伸线) 互助站，主体位于金周路路面下，东西走向，有效站台中心里程为 YDK19 +957.000，起点里程为 YDK19+837.400，终点里程为 YDK20 +023.000，总长 185.6 m。车站为地下二层，10 m 单柱岛式站台。全长 186.5 m，顶板距地面 2.5 m。盾构井段宽度为22.4 m，深度为 17.2 m; 标准段宽度为 18.5 m，深度为 15.9m。所处范围内根据钻探揭示，站内均为第四系( Q) 地层覆盖。地表多为第四系人工填筑土(
) ，其下为第四系全新统冲洪积(
) 粉质黏土、粉土及砂、卵石土。根据区内地下水位动态长期观测资料，在天然状态下，水位年变化幅度一般在 1 ～3 m 之间。在本车站初勘阶段，测得地下水位埋深 9.3 ～9.8 m。
本站的监测主要内容有: ( 1) 围护桩顶部的水平位移;( 2) 围护桩内力; ( 3) 围护桩体侧向位移; ( 4) 支撑内力; ( 5)围护结构周边土体侧向位移; ( 6) 基坑周围建筑物的沉降和测斜，车站两边综合管沟、管线的沉降和水平位移; ( 7) 基坑内、外侧地下水位。具体内容见表 1 及图 1。
2 监测项目布设和实施
2.1 支护结构桩( 墙) 顶水平位移监测
其挖孔桩顶的位移用经纬仪和全站仪进行监测。工作基点采用固定观测墩的方法，在基坑的拐角处建立观测墩，因为在基坑拐角处的变形最小，仅为基坑最大变形的 1/10左右。同时，基点的布设上，要在基坑边相对稳定处布设两个监测控制点作为水平位移监测工作基点，同时在基坑施工影响范围外稳定的区域布设两个基准点，用以检核工作基点的稳定性。观测时，首先利用基准点检核工作基点的稳定性，再在工作基点上设站，进行水平位移监测点的观测。基坑开挖期间，每隔 2 d 监测一次，当位移速率达到 8 mm/d时，每天监测 2 次。
2.2 支护结构侧向变形、土体侧向变形监测
布设侧向变形监测孔，当边长大于 40 m 时按间距 40 m布设，当边长小于 40 m 时按 1 点布置，阳角部位加设 1 点。土体测斜管采用钻孔埋设，围护结构测斜管采用绑扎埋设。测斜管在测试前 5 d 装设完毕，在 3 ～5 d 内重复测量不少于3 次，判明处于稳定状态后，进行测试工作。 2.3 钢支撑轴力监测
采用端头轴力计进行测试。在支撑受轴力前进行初始频率的测量，在基坑开挖前测试 2 ～3 次稳定值，并取平均值作为计算应力变化的初始值。测试过程中，发现设备的测试值不稳定或无法读数时应及时分析原因并采取补救措施。在需要埋设轴力计的钢支撑架设前，将轴力计焊接在支撑的非加力端的中心，在轴力计与钢围檩、钢支撑之间要垫设钢板，以免轴力过大使围檩变形，导致支撑失去作用。支撑加力后，即可进行监测。从设置钢支撑到拆除，每天观测一次。 2.4 桩体内力( 钢筋应力) 监测
采用钢筋应力计，在桩体的内外层钢筋中成对布设。根据桩体长度，每隔 2 m 左右串联焊接一个钢筋计。焊接时采用冷却措施，以防温度过高损坏电磁线圈和改变钢弦性能;焊接后应在钢筋计上涂上沥青，包上麻布，以便与混凝土脱开; 做好钢筋计传感器部分和信号线的防水处理; 信号线采用金属屏蔽式。安装好后，浇筑混凝土前测一次初值，基坑开挖前再测一次初期值。 2.5 沉降监测
基准点应布设在 3 倍的车站基坑深度以外的稳定区域，本工程布设 2 个基准点和 2 个工作基准点。基准点与工作基准点定时进行联测，保证工作基准点的稳定性。围护结构桩顶沉降监测点布设，当边长大于 15 m 的按间距 15 m 布点，小于 15 m 的按 1 点布置，阳角部位加设 1 点。地表沉降监测点布设沿基坑方向，对可能受影响的地表、路面布设沉降监测点，边长大于 20 m 的按间距 20 m 布点，小于 20 m 的按 1 点布置，阳角部位加设 1 点。周边建( 构) 筑物的沉降观测点应埋设在建( 构) 筑物四角的结构柱、建筑物基础分界点( 基础沉降缝) ，同一建筑物上两沉降测点间距不大于 20 m，每座建筑物至少 3 点。
2.6 周边建筑物( 构筑物) 倾斜监测
倾斜监测的对象为地铁施工可能引发的不均匀沉降区域的建( 构) 筑物( 由沉降监测数据来决定是否增加倾斜观测) 。在邻近的建筑的首层柱上设置测点，在开挖影响范围外的几个小型建筑楼房基柱上埋设基准点。基准点个数为 3个，测点布置间距为 16 m，采用水准仪测高程以计算沉降参数。 2.7 地下水位监测
本工程利用降水井对水位的变化进行监测。采用水位管和钢尺水位计，测量基坑外地下水位在基坑降水和基坑开挖过程中的变化情况，了解基坑护围结构止水效果以及时发现和防止围护结构渗漏、基坑外水土向坑内流失。
2.8 建筑物裂缝开展宽度监测
监测范围包括基坑边缘向外 2 倍开挖深度、隧道中线向外 2 倍隧道埋深范围内的建( 构) 筑物的既有裂缝以及因工程施工引起的建( 构) 筑物新的裂缝。
3 监测技术要求及质量管理措施 3.1 监测周期及频率
监测周期分为施工前期、施工期二个阶段。
( 1) 施工前期观测 2 次，取平均值，得出可靠的初始值。
( 2) 施工期，在开挖期间为每隔 1 ～ 2 d 测一次，主体施工期间为每隔 3 d 测一次。特殊情况下，如基坑由于施工降水造成土质孔隙率增大，削弱土体的整体性时，要增加监测频率为每天两次。当监测值超过有关标准或场地条件变化较大时，加密观测; 当有危险事故征兆时，则进行连续监测。 3.2 监测项目警戒值
各监测项目的警戒值应在满足《建筑基坑支护技术规程》( JGJ 120－90) 的相关要求前提下，根据基坑支护类型、安全等级及周边环境的具体情况而定。结合本工程实际情况，各监测项目警戒值确定见表 2。
3.3 监测质量管理措施
为了正确利用监测数据及时调整施工的对策，确保车站基坑开挖及周边环境的安全，应对必测项目制定施工监控测量的管理基准值、施工管理等级及对策。
基准值: 基准值为控制限值，不得超过表 3 所规定的值。本车站监测中同时采用时态曲线中的变化速率作为基准值的辅助。基准值应参考地下铁道工程施工及验收规范、铁路隧道施工规范、公路隧道施工规范等制定。
管理等级: 取管理值 Ms= 最大量测 / 基准值，根据 Ms所处范围划分管理等级实施相应对策。本工程按三级管理考虑对策，见表 4。
4 监测资料的分析和反馈
在测得足够数据后，要及时整理量测数据，绘制位移及应力的时态变化曲线图，即时态散点图，包括适用于沉降监测项目的等沉降曲线图、适用于侧向位移监测项目的深度—位移曲线图、适用于位移监测项目的变形收敛图。然后根据散点图的分布形状，选择能较好反映监测数据变化规律的函数关系式，对量测结果进行回归分析，求得时态曲线。由回归曲线预测该测点下一阶段可能出现的最大位移值或应力值，防患未然。最后按时编写周、月汇总报表，及时反馈指导施工，调整施工参数，达到安全、快速、高效的施工目的。
5 结束语
基坑开挖过程监测是地铁基坑工程施工的重要组成部分，可以有效掌握基坑在开挖过程中所引起各种影响的严重程度及变化规律并推测其发展趋势。同时根据动态监测反馈数据，为施工提供科学的决策依据，在必要时可立即采取相应措施，确保基坑支护结构和周围环境的安全。
参 考 文 献
［1］ 李瑞杰． 地铁工程深基坑施工监测技术应用［J］． 铁道建筑，2010( 5) : 53－55 ［2］ 乔宇峰，靳学君． 地铁车站基坑施工监测技术［J］． 山西建筑，2010( 27) : 131－132 ［3］ JGJ 120－90 建筑基坑支护技术规程［S］ ［4］ GB 50497－2009 建筑基坑工程监测技术规范［S］ ［5］ JGJ/T 8－2007 建筑变形测量规程［S］
