監測技術在地鐵深基坑中的應用

弓廣輝 李 勇/北京城鄉建設集團有限責任公司

監測技術在地鐵深基坑中的應用

弓廣輝 李 勇/北京城鄉建設集團有限責任公司

隨著城市建設的發展，基坑施工的開挖深度越來越深，由于地下土體性質、荷載條件、施工環境的復雜性，單單根據地質勘察資料和室內土工試驗參數來確定設計和施工方案，往往含有許多不確定因素，尤其是對于復雜的大中型工程或環境要求嚴格的項目，對在施工過程中引發的土體性狀、環境、鄰近建筑物、地下設施變化的監測已成了工程建設必不可少的重要環節。當前，基坑監測與工程的設計、施工同被列為深基坑工程質量保證的三大基本要素。

檢測技術；深基坑；應用

一、深基坑監測的目的

1.監測基坑穩定和變形情況，驗證圍護結構、支護結構的設計效果，保證基坑穩定、支護結構穩定、地表建筑物和地下管線的安全；

2.提供判斷基坑、結構和周邊環境基本穩定的依據；

3.通過監控測量，了解施工方法和施工手段的科學性和合理性，以便及時調整施工方法，保證施工安全；

4.通過測量數據的分析處理，掌握基坑穩定性的變化規律，修改或確認設計及施工參數。并為今后類似工程的建設提供經驗；

5.地表變形的一般規律。

二、深基坑監測的意義

1.通過對地表變形、圍護結構變形、開挖后側壁內力的監測與地下管線監測。掌握管線沉降，建筑物沉降和路面沉降，支護的動態信息并及時反饋，指導施工作業和確保施工安全。

2.經量測數據的分析處理與必要的計算和判斷后，進行預測和反饋，以保證施工安全和地層及支護的穩定。

3.對量測結果進行分析，可應用到其它類似工程中，作為指導施工的依據。

三、深基坑監測的內容

基坑的深度不同，采用的圍護結構方式也不同，現以本人已施工完成的地鐵十六號線03標稻香湖路站積累的經驗，參照相關規范和文獻，總結深基坑監測存在問題及解決辦法。監測項目：①地表豎向位移、差異沉降；②地下管線沉降；③圍護樁頂水平位移、垂直位移；④圍護結構支撐軸力；⑤圍護樁變形。

四、監測點的布置與埋設

1.地表豎向位移、差異沉降。

地表豎向位移和差異沉降監測點為變形觀測點，埋設在地表，采用標準設點方式。

2.地下管線沉降。

模擬式監測點

3.圍護樁頂水平位移、垂直位移。

圍護樁頂水平位移監測點埋設圖

4.圍護結構支撐軸力。

支持軸力監測點埋設圖

5.圍護樁變形。

圍護樁變形監測點埋設圖

五、現場監測方法及工作的一些注意事項

1.地表豎向位移、差異沉降、地下管線沉降。

1)監測方法

利用精密水準儀，采用幾何水準測量方法，將監測點與基準點或工作基點組成閉合或附合水準路線，條件不具備時采用支點觀測。

監測期每月不少于一次對水準儀i進行檢查校正，觀測時嚴格控制各項限差，每測點讀數高差不超過0.3mm，對不在水準路線上的觀測點，一個測站不宜超過2個，超過時應重讀后視點讀數，以作核對。

2）注意事項

施工中出現下列情況之一時,立即停止施工,采取措施處理。

A:開挖面坍塌、破裂及滑坡;

B:監測數據趨勢不斷增大;

C:支護結構出現明顯的受力裂縫或變形過大并有不斷發展的趨勢;

D:時態曲線長時間沒有變緩的趨勢。

3.圍護樁頂水平位移、垂直位移。

1)監測方法

樁頂水平位移利用全站儀采用導線測量方法，通過各期變形觀測點二維平面坐標值，計算投影至垂直于基坑方向的矢量位移，計算各期階段變形量、階段變形速率、累計變形量等數據，并繪制成相應曲線圖。

2）注意事項

a:觀測應做到“五固定”，即固定人員、固定儀器、固定線站、固定觀測方法、固定觀測尺；

b:在基本相同的環境和條件下進行觀測；

c:對觀測距離進行儀器加常數、乘常數、氣溫、氣壓改正。

4.圍護結構支撐軸力。

1)監測方法

采用頻率接收儀量測。軸力計安裝后，在施加鋼支撐預應力前進行軸力計的初始頻率的測量，在施加鋼支撐預應力時，測量其頻率，計算出其受力，同時根據千斤頂的讀數對軸力計的結果進行校核，進一步修正計算公式。

2）注意事項

早中晚的溫度變化對支撐體系的影響也很大不能忽略，尤其對鋼支撐的熱脹冷縮效應明顯。溫度的不同對所測的軸力和實際軸力偏差也就越大。軸力計的標定數據都是在室溫恒定且理想的情況下進行測定的，因此在現場的測量中，應對所測數據計入溫度效應的影響。單由于現場沒有對溫度補償或溫度影響參數測定的條件，所以在軸力監測時，應統一在一天的同一時間進行觀測，或者先進行氣溫的測量，待溫度相同時，在對支撐進行軸力觀測，這樣，所得數據將可以較為準確的表現真實值。

5.圍護樁變形。

1)監測方法

利用測斜儀和測斜管進行量測。每隔500mm讀數一次，并做記錄。待探頭提升至管口后，旋轉180°，再按上述方法測量測，以消除測斜儀自身誤差。

2）注意事項

安裝測斜管時，隨時檢查其內部的一對導槽，使其“十”槽始終與坑壁走向平行或垂直。將探頭模型放入測斜管內，沿導槽上下滑行一遍，以檢查導槽是否暢通無阻，滾輪是否有滑出導槽的現象。由于測斜儀的探頭十分昂貴，在未確認測斜管導槽暢通時，不允許放入探頭。

六、基坑監測中存在的常見問題

深基坑工程支護技術雖已在全國不同地區、不同的地質條件下取得了不少成功的經驗，甚至在一些達到國際水平，但仍存在一些問題需進一步研究或提高，以適應現代化經濟建設的需要。深基坑土方開挖施工過程中存在的問題主要有以下幾種：

1.土層開挖過程中鋼支撐架設與樁間錨噴不及時。

2.鋼支撐受力達不到設計要求①鋼圍檁變形 ②樁體位移③軸力計接觸面不平整④鋼削滑動⑤預埋鋼板或掛板不平行 ⑥鋼圍檁與圍護樁不密貼

七、深基坑技術的發展趨勢

地鐵工程引入監測，是為了判定地鐵結構工程在施工期間的安全性及施工對周邊環境的影響，驗證基坑開挖方案和環境保護方案的正確性，對可能發生的危險及環境安全的隱患或事故提供及時、準確的預報，以便及時采取有效措施，避免事故的發生；在基坑開挖過程中根據監測數據實現信息化施工，將監測結果用于優化設計，為設計提供更符合工程實際情況的設計參數，及時對開挖方案進行調整，使支護結構的設計既安全可靠，又經濟合理；

八、結論

基坑監測必然成為深基坑質量、安全保證的關鍵，是工程建設必不可少的重要環節。