特殊环境下地铁基坑开挖监测技术

解元元

摘要：基坑开挖支护变形监测是地铁施工控制重点。根据车站所处位置的特点，为保证施工中不影响周围建筑物的安全，为保证施工本身安全，应进行施工监控量测，以信息反馈指导施工生产。

关键词：特殊环境；深基坑开挖；监测点布设；变形监测

1.工程概况

本站主体结构外包尺寸159.8m，为平面直线车站，纵向坡度为2‰，车站型式为地下双层岛式车站，采用明挖顺筑法施工。车站标准段结构外包尺寸为18.7m（宽），顶板覆土3.15m，基坑开挖深度约16.2m。车站处于卵石层内，车站主体位于上部土层及第四系含大粒径（粒径大于10cm）、高强度的卵石夾透镱体砂层，围岩自稳性差，透水性强，基坑开挖监测是工程施工重点。

2.基坑监测的主要项目

主要的监测项目有：围护桩顶水平位移监测；土体侧向变形监测；支撑轴力监测；基坑沉降监测；围护结构变形监测。

3.监测方案实施

3.1监测点布设

本站长度159.8m，基坑宽度18.7m，开挖深度约16m。围护结构人工挖孔桩最深20.17m。。围护结构土体侧斜监测孔19个编号C1～C19。基坑外地表沉降监测点数量25个。围护桩顶水平位移监测点25个编号为S1～S25。围护结构变形监测在冠梁上布设25个测斜孔，布设位置对应位移监测点，编号为B1～B25。支撑轴力及挠度监测点在基坑围护支撑布设3组支撑轴力监测点，每道支撑上均有布设且上下位置对应，每组设9个监测点，编号Z1～Z27。

3.2监测点的埋设及监测实施方法

3.2.1基准点布设在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，以便监测工程的开展，保证观测精度。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[1-2]。

3.2.2地表沉降监测

地表沉降监测点的埋设为直接将道钉打入设计位置处的地表。

4.各项监测情况

4.1围护结构、土体侧向变形监测

围护结构：在人工挖孔桩施工时，将外径60mm、内径48mm的PVC测斜管绑扎在设计位置的钢筋骨架迎土面一侧，顶底密封，接头处用套管衔接并用自攻螺丝拧紧，同时用胶布封闭，随钢筋骨架下在人工挖孔桩内。测斜管长度底部略短于钢筋骨架长度5cm，顶部高出地面约10～50cm，测斜管内的十字导槽必须有一组垂直于基坑边线。

土体：钻孔埋设主要用于围护桩、连续墙已经完成的情况和土层中钻孔测斜。首先在围护桩（或连续墙、土层）上钻孔，钻孔内径Φ110，孔深穿出结构体3～8m，硬质基底取小值，软质基底取大值。然后将在地面连接好的测斜管放入孔内，管顶高出地面约10～50cm。测斜管与钻孔之间的空隙回填细砂或水泥与膨润土拌合的灰浆，回填后通过灌水和间隔一定时间后的检查，在发现回填料有下沉时，进行补充回填。埋设就位的测斜管必须保证有一对凹槽与基坑边缘垂直。盖上顶盖保持测斜管内部的干净。

4.2支撑轴力监测

钢砼支撑：钢砼支撑轴力监测采用钢筋应力计。钢管支撑：钢管支撑轴力监测采用反力计。在钢管支撑成型制作的同时在支撑活动端头安置一个反力计，同时将反力计上的电线引至合适位置以便今后测试时使用。测量仪器CTY-202型振弦测试仪。

4.3桩顶水平位移监测

埋设工作基点：采用固定观测墩的方法，在基坑的拐角处（基坑拐角处，变形最小，一般仅为基坑最大变形的1/10左右）建立观测墩。首先在基坑边的支护桩冠顶梁上钻孔，孔深100mm，在孔内埋设Φ25钢筋，并浇筑混凝土观测墩，墩尺寸：长×宽×高=250×250×1200mm，墩顶部埋设强制对中螺栓和仪器整平钢板，并在中螺栓顶部刻十字丝，在墩的中间增加加强钢筋，每个墩都加工一个钢盖板，不使用点时将盖板扣上，以保护测点不受破坏。具体尺寸根据仪器基座丝口尺寸决定。

采用前方交会观测法，尽量选择较远的稳固目标作为定向点（如避雷针等），测站点与定向点之间的距离不小于交会边的长度（观测点埋设在适于不同方向观测的位置），交会角度满足30°≤α≤150°。观测点：监测点也采用埋设观测墩的形式，首先在基坑边的支护桩冠顶梁上钻孔，在孔内埋设Φ25钢筋，并浇筑混凝土观测墩，墩顶部埋设强制对中螺栓和棱镜整平钢板。测量仪器拓普康GTS-102N全站仪，测量方法采用极坐标法进行观测。以两个已知点为坐标轴，以其中一个点为极点建立极坐标系，测定观测点到极点的距离，测定观测点与极点连线和两个已知点连线的夹角的方法。

为了确保各项监测项目的精度，投产的仪器必须按规定内容检查标定其主要技术指标，仪器检查合格后方能使用，并做记录归档。各监测项目变形量或测量值接近或到达报警值时，应及时发出预警报告或报警。

结论：

通过长期监测，掌握地层及车站围护结构的变形动态，安全施工。通过监控量测取得原始量测数据，进行回归分析，及时反馈指导施工，调整施工方法及支护参数，采取措施，控制地面沉降和围护结构变形，确保了地面建筑物及地下管线的正常使用。积累施工技术资料，对施工过程中的关键技术问题进行分析，为今后类似工程提供技术参数。

参考文献：

[1]张启斌， 霍知亮.基坑开挖对下方既有地铁隧道的影响分析和监测[J].城市轨道交通研究， 2014 （12）：95-97.

[2]连宝琴，胡斌，王新刚等.武汉地铁名都车站基坑开挖监测与数值分析[J].长江科学院院报， 2014 （5）：89-91.