石家莊地鐵明挖基坑的監(jiān)控量測(cè)

朱維倫

（河北路橋集團(tuán)有限公司，河北 石家莊050011）

1 工程概況

石家莊地鐵站緊鄰石家莊站東側(cè)，為2號(hào)線和3號(hào)線換乘站，3號(hào)線在上，2號(hào)線在下。2號(hào)線位于石家莊站與站東廣場(chǎng)之間，呈南北走向，為地下三層島式車站，兩柱三跨框架結(jié)構(gòu)。3號(hào)線位于石家莊站站房和站東廣場(chǎng)地下停車場(chǎng)下，呈東西走向?yàn)榱呖缈蚣芙Y(jié)構(gòu)。場(chǎng)區(qū)70m范圍內(nèi)均為第四系堆積物，無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象。基坑從自然地面至基底，揭露土層為：（1）碎石；（2）填筑土；（3）黃土狀粉質(zhì)黏土；（4）中砂；（5）粉質(zhì)黏土；（6）1 中砂；（7）粉土；（8）粉砂；（9）中砂；（10）1粉質(zhì)黏土。

基坑開挖深度為8～29.5m，根據(jù)本車站的環(huán)境條件，水文地質(zhì)條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案確定2號(hào)線車站基坑地下一層南、北側(cè)采用土釘墻支護(hù)，西側(cè)采用雙排懸臂樁+內(nèi)支撐支護(hù)；2、3 號(hào)線節(jié)點(diǎn)采用樁＋混凝土支撐，標(biāo)準(zhǔn)段地下二、三層采用蓋挖。3號(hào)線基坑換乘節(jié)點(diǎn)處及東端頭采用樁+錨支護(hù)，地下二層采用土釘墻支護(hù)。

2 監(jiān)控量測(cè)的項(xiàng)目

根據(jù)本工程2號(hào)線的結(jié)構(gòu)埋深、地質(zhì)及地面建筑物、管線情況和施工方法，布設(shè)了較密集、合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行全面的地表沉降、樁頂位移、樁體變形、建筑物沉降、樁體應(yīng)力應(yīng)變等監(jiān)測(cè)，以保證在施工時(shí)及時(shí)反饋數(shù)據(jù)，確保基坑開挖和周邊建筑物的安全。

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)頻率見(jiàn)表1。明挖基坑施工監(jiān)控量測(cè)的頻率與基坑開挖深度、施工狀況等有關(guān)。

表1 監(jiān)測(cè)頻率表

3 施工監(jiān)控量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置

3.1 地表沉降點(diǎn)、樁頂位移點(diǎn)、樁頂變形點(diǎn)的布設(shè)

地表沉降點(diǎn)、樁頂位移點(diǎn)、樁頂變形點(diǎn)和支撐軸力點(diǎn)的布設(shè)是根據(jù)基坑斷面、基坑周邊的建筑物和降水效果綜合考慮的。

3.2 建筑物變形觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

該基坑開挖和降水時(shí)，為了保證周邊建筑物的安全，因此對(duì)建筑物進(jìn)行變形觀測(cè)。經(jīng)過(guò)對(duì)建筑物的形狀分析，二號(hào)線基坑開挖，在國(guó)鐵站房東側(cè)和西側(cè)分別布置了足夠的水平、沉降、土體及樁體的深層位移及冠梁鋼筋的應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，詳見(jiàn)圖1。

圖1 地鐵2號(hào)線監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局

4 監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)

4.1 監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)布置的原則

（1） 根據(jù)本工程設(shè)計(jì)要求、施工特點(diǎn)及周邊環(huán)境等綜合因素確定監(jiān)測(cè)對(duì)象。

（2） 所有觀測(cè)點(diǎn)必須預(yù)先埋設(shè)穩(wěn)固，初始值在確認(rèn)點(diǎn)位已穩(wěn)定后采集兩次穩(wěn)定值使用。

（3） 地面沉降點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)考慮點(diǎn)位位置能反映監(jiān)測(cè)對(duì)象的變化特征并有利于保護(hù)和不易受破壞的地方。

（4） 如果觀測(cè)點(diǎn)在施工中受破壞，應(yīng)盡快在原來(lái)位置或距原來(lái)較近位置補(bǔ)設(shè)測(cè)點(diǎn)，以保證該測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的連續(xù)性。

4.2 監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)

（1）地面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及技術(shù)要求

為保護(hù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)不受碾壓影響，地面沉降測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)志采用窖井測(cè)點(diǎn)形式，采用人工開挖或鉆具成孔的方式進(jìn)行埋設(shè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)平整，防止由于高低不平影響人員及車輛通行，做好清晰標(biāo)記，方便保存，2 號(hào)線地面沉降測(cè)點(diǎn)174 個(gè)，埋設(shè)方式如下。

采用人工開挖或鉆具成孔的方式進(jìn)行埋設(shè)，開挖直徑約為150mm，深度大于1m 孔洞，夯實(shí)孔洞底部，清除渣土，向孔洞內(nèi)部注入適量清水養(yǎng)護(hù)，在孔中心置入長(zhǎng)度不小于80cm 的鋼筋標(biāo)志，上部用砂土填實(shí)至地表5cm左右，鋼筋標(biāo)志應(yīng)露出砂土面約1～2cm，上部加裝保護(hù)蓋。

（2）圍護(hù)樁頂、坡頂、立柱樁垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)及技術(shù)要求

圍護(hù)樁頂垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)先在圍護(hù)樁冠梁的頂部，立柱樁頂垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在立柱上方梁體上，均為用沖擊鉆鉆出深約10cm 的孔，再把強(qiáng)制歸心監(jiān)測(cè)標(biāo)志放入孔內(nèi)，縫隙用錨固劑填充，測(cè)點(diǎn)埋設(shè)完畢后，應(yīng)進(jìn)行必要的保護(hù)和防銹處理，設(shè)置清晰標(biāo)記，方便保護(hù)。

坡頂垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)形式同圍護(hù)樁。監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)形式如圖2、3所示。2號(hào)線圍護(hù)樁頂測(cè)點(diǎn)50個(gè)，立柱樁沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)40個(gè)，坡頂測(cè)點(diǎn)14個(gè)。

圖2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)景

圖3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)示意圖

（3）國(guó)鐵站房樁承臺(tái)及幕墻基礎(chǔ)、樓梯、匝道橋垂直沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)及技術(shù)要求

沉降測(cè)點(diǎn)標(biāo)志埋設(shè)如圖4所示。

圖4 沉降測(cè)點(diǎn)標(biāo)志埋設(shè)示意圖

在承臺(tái)、樓梯、匝道橋墩柱上采用植筋的方式，將沉降標(biāo)志植入墩柱中，做法如圖4。監(jiān)測(cè)點(diǎn)必須埋設(shè)牢固，并等其穩(wěn)固后方可使用。沉降觀測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)特別注意保證在點(diǎn)上垂直置尺和良好的通視條件。2 號(hào)線基坑周邊共設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)92個(gè)。

（4）支撐立柱樁沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及技術(shù)要求

支撐立柱沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)于立柱樁上，每15～20m 布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，本工程共布設(shè)40 點(diǎn)。支撐立柱沉降的監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及技術(shù)要求同圍護(hù)樁頂沉降監(jiān)測(cè)相關(guān)內(nèi)容。

（5）圍護(hù)樁及坡頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

圍護(hù)樁頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)先在圍護(hù)樁（冠梁）的頂部用沖擊鉆鉆出深約10cm的孔，再把強(qiáng)制歸心監(jiān)測(cè)標(biāo)志放入孔內(nèi)，縫隙用錨固劑填充，測(cè)點(diǎn)標(biāo)志埋設(shè)時(shí)應(yīng)注意保證與工作基點(diǎn)間的通視，測(cè)點(diǎn)埋設(shè)完畢后，應(yīng)進(jìn)行必要的保護(hù)和防銹處理，做好清晰標(biāo)記，方便保存。監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)形式如圖5 所示。圍護(hù)樁樁頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)50 個(gè)，坡頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)14個(gè)。3號(hào)線坡（樁）頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)19個(gè)。

圖5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)景圖

（6）水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及技術(shù)要求

本監(jiān)測(cè)項(xiàng)目水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及技術(shù)要求同該部分的垂直沉降、圍護(hù)樁頂水平位移監(jiān)測(cè)相關(guān)內(nèi)容，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本項(xiàng)共有84個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

（7）圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體、土體深層水平位移變形監(jiān)測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，2號(hào)線基坑測(cè)點(diǎn)沿主體基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁布置監(jiān)測(cè)孔，共布設(shè)38 個(gè)監(jiān)測(cè)孔點(diǎn)，土體深層水平位移26 個(gè)監(jiān)測(cè)孔點(diǎn)；雙排樁位置布置10 個(gè)結(jié)構(gòu)樁體水平位移監(jiān)測(cè)孔點(diǎn)，土體深層水平位移18 個(gè)監(jiān)測(cè)孔點(diǎn)；外圍土釘墻坡體深層水平位移14個(gè)監(jiān)測(cè)孔點(diǎn)；3號(hào)基坑土體（樁體）水平位移設(shè)11個(gè)監(jiān)測(cè)孔點(diǎn)。

5 監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)整理及成果分析

根據(jù)施工進(jìn)度和監(jiān)控量測(cè)的頻率進(jìn)行野外測(cè)量，并將野外記錄數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)，打印測(cè)量成果表，并對(duì)沉降變化分析，繪制變化曲線圖。

監(jiān)測(cè)成果累積沉降值接近極限值時(shí)，則及時(shí)分析原因，以便及時(shí)采取補(bǔ)救措施。監(jiān)測(cè)工作全部結(jié)束后，要編寫沉降監(jiān)測(cè)竣工報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容包括變形觀測(cè)成果表，監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖，變形時(shí)態(tài)曲線圖和變形分析報(bào)告。

5.1 2號(hào)基坑地表沉降曲線（見(jiàn)圖6）

圖6 2號(hào)基坑地表沉降曲線

2 號(hào)線基坑開挖深度為26.5m，在東廣場(chǎng)開挖面下16.75m，從地表沉降曲線可以看出6 月19 號(hào)因?yàn)橥瓿?號(hào)基坑冠梁的澆筑，基坑南側(cè)荷載減少使基坑南側(cè)突然上升最大達(dá)3.15mm；由曲線的趨勢(shì)可以看出基坑開挖從6月25開始，到7月9號(hào)完成，此段時(shí)間內(nèi)由于卸載使得地表呈上升趨勢(shì)，上升最大速率為0.99mm/d＜1mm/d。從7 月22 日開始進(jìn)行地板鋼筋綁扎一直到8月8日完成了地板混凝土澆筑，由于兩側(cè)罐車、鋼筋和打樁機(jī)荷載使得兩側(cè)地表有一定的波動(dòng)，但沉降呈平穩(wěn)趨勢(shì)。ZD30和ZD31由于打樁、降雨和其他因素的影響使得其上升量較大。由此分析應(yīng)注意：基坑開挖深度與鋼支撐架設(shè)要緊密；基坑開挖完成后盡早施工結(jié)構(gòu)底板；基坑周邊嚴(yán)禁堆載；基坑四周打樁原狀土是否被擾動(dòng)。

5.2 2號(hào)基坑立柱樁沉降曲線（見(jiàn)圖7）

圖7 2號(hào)基坑立柱樁沉降曲線

由圖7沉降曲線的趨勢(shì)可以看出從6月25開始基坑開挖，到7 月9 號(hào)完成期間立柱樁上升最快，上升最大速率為7 月8 日LZZ20 達(dá)到2. 02mm/d＞1mm/d，由于雨季雨量較大，LZZ23 的最大上升值在7 月21 日達(dá)到了10.77，由于及時(shí)采取加固措施保證了施工安全。從7月22日開始進(jìn)行地板鋼筋綁扎一直到8月8日完成了地板混凝土澆筑，由于兩側(cè)罐車、鋼筋和吊車荷載使得東側(cè)壓力變化較大使冠梁沉降有一定的波動(dòng)，但由于鋼筋和混凝土的重力作用使立柱樁沉降曲線呈下降趨勢(shì)，趨于安全。

5.3 樁體變形測(cè)量與數(shù)據(jù)整理

將測(cè)斜儀置入測(cè)斜管內(nèi)，并使導(dǎo)向輪完全進(jìn)入導(dǎo)向槽內(nèi)。方向應(yīng)為導(dǎo)向輪的正向與被測(cè)位移座標(biāo)（+X）一致時(shí)測(cè)值為正，相反為負(fù)。之后根據(jù)電纜上標(biāo)明的記號(hào)，每基長(zhǎng)（測(cè)點(diǎn)間距）單位長(zhǎng)度測(cè)讀一次測(cè)斜管軸線相對(duì)鉛垂線的傾角。測(cè)斜儀測(cè)量時(shí)先將測(cè)斜儀放入管底，自下而上測(cè)量。

測(cè)斜儀在測(cè)斜管中是每基長(zhǎng)（測(cè)點(diǎn)間距）單位長(zhǎng)度測(cè)讀一次。方法：測(cè)斜儀運(yùn)動(dòng)到位后，停留3s 左右，當(dāng)讀數(shù)儀上的讀數(shù)穩(wěn)定后，按一下儀表面板上的存貯鍵或手持存貯按鈕，實(shí)時(shí)測(cè)量值將被存貯在讀數(shù)儀中。根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行整理，繪制樁體變形曲線見(jiàn)圖8。

圖8 描述的是2 號(hào)線明挖段基坑地板完成時(shí)圍護(hù)樁樁體累計(jì)變形曲線。從圖8中可以看出：在樁體深度小于7m 時(shí)，ZCX21號(hào)樁累計(jì)變形較大，分析原因是在7m 以下時(shí)二次開挖7m 處有橫梁支撐，兩側(cè)是斜撐，且斜撐沒(méi)有施加軸力；ZCX22 和ZCX29 號(hào)樁累計(jì)變形較大，分析原因是有滲水情況，且兩側(cè)打樁機(jī)打樁的影響。由于樁體變形的管理值為30mm，從2 號(hào)線明挖段觀測(cè)的情況來(lái)看都是安全的。

圖8 樁體變形曲線

6 結(jié)語(yǔ)

石家莊新客站下城市軌道交通預(yù)留工程2號(hào)線明挖段基坑施工，是在石家莊新客站東廣場(chǎng)下進(jìn)行地鐵施工，距離國(guó)鐵站房?jī)H10m左右，因此對(duì)周邊建筑物和地表的安全要求極高。因此專門成立監(jiān)控量測(cè)小組。在基坑開挖時(shí)加大了監(jiān)控的力度和頻率，正因?yàn)橛辛吮O(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，從而安全快速地完成了基坑施工任務(wù)，保證了2號(hào)線明挖段的順利完工。

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[5] GB 50026—2007，工程測(cè)量規(guī)范[S].

[6] JGJ 8—2007，建筑變形測(cè)量規(guī)范[S].

[7] DBJ 08—61—97，基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[8] GB 50308—2008，城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范[S].