東莞地鐵深基坑施工監測方案的設計研究

盧士華 （廣州番禺職業技術學院，廣東 廣州 511483）

1 概 述

隨著我國經濟發展和城市建設現代化的不斷提高，人口密度不斷增加和交通迅速發展，部分大城市的現有空間已不能滿足人們的需求，使得人們開始越來越多地對高空與地下空間進行規劃和利用，各大城市逐漸開始興建地下鐵路軌道等設施。

地鐵工程的建設面臨車站深基坑工程的設計、施工及監測等問題，對車站基坑工程的安全、穩定性等要求較高，還要考慮對鄰近建筑物及地下管線等環境因素的影響，在車站基坑工程施工過程中，需要對圍護體系及地表變形實時監測并及時采取相應措施，因此，有必要對地鐵車站基坑工程施工過程中圍護體系的受力、變形和地表位移進行研究。

本文結合東莞地鐵深基坑具體情況對其基坑監測方案進行設計研究。

2 工程概況

本站基坑深約16.5m～19.6m，基坑周邊的地下管線較多，車站基坑周邊主要為市政道路。基坑安全等級為一級。車站主體結構大部分位于全風化及強風化巖層和可塑、硬塑狀砂質粘性土中，上覆第四系土層有素填土、粉質粘性土、軟土、砂層。全風化巖呈堅硬土或中密砂土狀；強風化巖呈密實砂土夾少量碎石狀或角礫土狀，軟硬不均。

監測項目 表1

檢測警戒值 表2

圖1 基坑支護監測點布置示意圖

圖2 水位孔剖面示意圖

車站主體結構標準段寬度為21.7m（含圍護結構為23.3m），圍護結構采用800mm厚地下連續墻。基坑豎向設置3道支撐，基坑標準段第1道支撐采用800mm×1100mm鋼筋混凝土支撐（便橋處采用1200mm×1400mm鋼筋混凝土支撐），支撐在冠梁上，冠梁尺寸為800mm×1100mm；第2道支撐采用800mm×1200mm鋼筋混凝土支撐，支撐在混凝土腰梁上；第3道支撐標準段采用Φ600（t=16）鋼管支撐，支撐在2工45C鋼腰梁上，盾構擴大段采用800mm×1200mm鋼筋混凝土支撐,支撐在腰梁上。節點便橋處設置第1道、第3道支撐換撐，換撐采用Φ600（t=16）鋼管支撐，支撐在2工45C鋼腰梁上。基坑在10～11軸處設立連續墻中隔墻，將主體基坑分隔為南、北2個封閉基坑。

3 檢測方案設計

在基坑開挖過程中，由于地質條件、荷載條件、材料性質、施工條件和外界其它因素的復雜影響，很難單純從理論上預測工程中可能遇到的問題，而且，理論預測值還不能全面而準確地反映工程的各種變化。所以，在理論指導下有計劃地進行現場工程監測十分必要。特別是對于類似本工程復雜的、規模較大的工程，就必須在施工組織設計中制定和實施周密的監測計劃。

本工程監測的目的主要有：通過將監測數據與預測值作比較，判斷上一步施工工藝和施工參數是否符合或達到預期要求，同時實現對下一步的施工工藝和施工進度控制，從而切實實現信息化施工；通過監測及時發現圍護施工過程中的環境變形發展趨勢，及時反饋信息，達到有效控制施工對建(構)筑物影響的目的；通過監測及時調整支撐系統的受力均衡問題，使得整個基坑開挖過程能始終處于安全、可控的范圍內；將現場監測結果反饋設計單位，使設計能根據現場工況發展，進一步優化方案，達到優質安全、經濟合理、施工快捷的目的；通過跟蹤監測，在換撐和支撐拆除階段，施工科學有序，保障基坑始終處于安全穩定的狀態。

3.1 檢測項目及控制標準

3.1.1 檢測項目

本工程施工監測根據設計圖紙和規范要求，采用多種監測方法對基坑變形進行監測。主要有基坑頂面位移觀測、周邊建筑物及管線沉降觀測、土體測斜觀測，水位觀測。各監測項目和對象詳見表1。

3.1.2 控制警戒值

監測報警指標一般以總變化量和變化速率兩個量控制，累計變化量的報警指標一般不宜超過設計限值。當出現監測數據達到報警值的累計值情況時，馬上進行危險報警，并應對基坑支護結構和周邊環境中的保護對象采取應急措施。本工程報警指標如表2所示。

3.2 檢測方法

車站周邊的地下管線較多，需加強施工監控測量工作，確保基坑穩定及周圍建筑物和各類地下管線的安全。通過施工監測，及時反饋信息來指導施工和優化、修改設計，做到信息化施工與管理。本次監測的主要內容有:地表沉降及位移、墻體深層位移測斜、支撐軸力等。基坑支護監測點布置如圖1所示。

3.2.1 地下連續墻的變形檢測

3.2.1.1 圍護結構側向位移監測

在基坑圍護結構鋼筋籠內側綁扎埋設帶導槽的PVC塑料管，以監測圍護墻體側向變形。選擇在可能產生較大變形的部位，根據施工現場情況，共計布置15個，編號Zi(i為點編號)，孔深基本同地下深。

3.2.1.2 圍護結構頂部垂直位移、水平位移監測

擬在圍護結構頂部布設垂直位移及水平位移監測點，按照設計圖紙結合《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009），垂直位移及水平位移監各15個點，共計30個點，編號Si(i為點編號)，測點間距15m。測點具體布置見圖1。

3.2.2 周邊土體側向位移監測

在基坑周邊土體中埋設帶導槽的PVC塑料管，以監測周邊土體側向變形。選擇在可能產生較大變形的部位，根據施工現場情況，共計布置2個，編號ZTi(i為點編號)，孔深基本同地下深，見圖1。

3.2.3 支撐軸力監測

通過在混凝土支撐結構內安裝鋼筋應力計來測定支撐的軸向受力，應力計安裝在混凝土支撐1/3處，以便能準確確定軸力數值。重點在一、二層支撐上布設18組軸力測點，36只鋼筋應力計。測點具體布置見圖1。

對于鋼支撐，通過在鋼支撐端部安裝軸力計來測定支撐的軸向受力，軸力計安裝在鋼支撐端部，以便能準確確定軸力數值。重點在第三層支撐上布設9組軸力計，測點具體布置見圖1。

3.2.4 地下水位監測

在基坑開挖施工中，須在基坑內進行大面積疏干降水以保持基坑內土體相對干燥，以便于土方開挖和土渣運輸，如果止水帷幕的實際效果不夠理想，將勢必對周邊環境和建筑物造成危害性影響，嚴重將造成基坑管涌、塌方的危害。為了使淺層地下水位保持一適當的水平，以使周邊環境處于相對穩定可控狀態，加強對坑內、外淺層水位和承壓水位的動態觀測和分析,對于了解和控制基坑降水深度、判定圍護體系的隔水性能,分析坑內、外地下水的聯系程度具有十分重要的意義。

采用SWJ-8090電測水位計。基坑內水位變化觀測一般由降水單位實施，可采用降水井定時停抽后量測井內水位的變化。在基坑周圍15m范圍內及基坑周邊布置潛水水位觀測孔，共計布置坑外潛水水位觀測孔11孔，編號Wi(i為點編號)，孔深約10m，見圖1，具體位置可能會視地下障礙物分布情況適當調整。用Φ89鉆頭成孔，鉆進盡可能采用清水鉆進，埋設直徑為Ф53的專用水位監測PVC管，PVC管外使用特殊土工布進行無縫包扎，下管后用中砂密實,孔頂附近再填充泥球，以防止地面水的滲入。埋設完成后，立即用清水洗孔，以保證水管與管外水土體系的暢通。

3.3 資料整理、提交及流程

在現場設立微機數據處理系統，進行實時處理。每次觀察數據經檢查無誤后送入微機，經過專用軟件處理，自動生成報表。監測成果當天提交給業主、監理、總包及其它有關單位。

現場監測人員分析監測數據及累計數據的變化規律，并經監測組負責人審核無誤后提交正式報告。如果監測結果超過設計的警戒值即向建設方、總包方、監理方發出警報，提請有關部門關注，以便及時決策并采取措施。同時根據相關單位要求提供監測階段報告，并附帶變化曲線匯總圖；監測工程結束后1個月內提供監測總結報告。

4 結束語

在基坑開挖過程中，由于地質條件、荷載條件、材料性質、施工條件和外界其它因素的復雜影響，很難單純從理論上預測工程中可能遇到的問題。所以，在理論指導下有計劃地進行現場工程監測十分必要。特別是對于（類似本工程）復雜的、規模較大的工程，就必須在施工組織設計中制定和實施周密的監測計劃。

本文根據巖土工程監測設計理論及監測技術規范,按照東莞市城市快速軌道交通R2線工程的實際情況,完成了包括地鐵車站深基坑圍護結構地下連續墻側向變形、地表變形、支撐軸力、地下水位等項目的監測方案總體設計。闡述了每一項監測項目的具體實施方法,給出了監測數據用于信息化施工的方法。本工程已經施工完畢,實踐證明本文給出的監測方案是合理可行的。本文完成的監測方案的設計方法，對廣東地區地鐵車站深基坑的信息化施工具有一定的參考價值。

[1]李濤.城市地鐵車站深基坑施工監測方案設計研究[J].地下空間與工程學報，2007(9).

[2]李冰.長沙地鐵深基坑施工監測方案設計研究[J].城市軌道設計，2010(9).

[3]王海飆.深基坑工程施工安全監測與預警[J].建筑技術，2010(3).

[4]GB50497—2009，建筑基坑工程監測技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2009.