簡述地鐵車站明挖基坑施工監測技術

陳 剛，黃慶偉

(龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

簡述地鐵車站明挖基坑施工監測技術

陳 剛，黃慶偉

(龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

通過對哈爾濱地鐵一號線第三標段理工大學站明挖基坑，闡述施工過程中采用的監測技術。

明挖基坑施工；施工監測技術

1 工程概況

理工大學站位于學府路與學府二道街交叉口處，車站沿南北走向布置于學府路下。本站為地下二層島式車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺，車站計算站臺中心里程為SK5+185.279，設計范圍由SK5+071.979～SK5+260.779，車站總長190.0 m，寬度19 m。車站頂板設計覆土厚度約3 m，本車站采用明挖順作式施工，施工遵循“分段、分層、對稱、平衡、快速開挖、快速支撐、快速施工”的原則，充分利用時空效應，減少變形量標準段挖深約16 m，SK5+260.779廢水池挖深約19 m。

2 地質條件

本車站的地貌單元為崗阜狀平原，地面標高介于152.91～153.61 m之間，自然高差較小，所有鉆孔均未遇見地下水，局部可能有上層滯水，勘察深度內為雜填土和粉質粘土， 地基土對混凝土結構無腐蝕，對混凝土結構中的鋼筋無腐蝕性，對鋼結構有強腐蝕性。

表1 基坑開挖支護設計參數表

3 地理位置與臨近建筑物及地下管線情況

本車站東側為理工大學主教學樓(13層)，西南側為地震工程力學研究所(2層)，中國銀行(5層)，以及學府二道街交叉口北側的一棟3層建筑物，以上建筑物須進行監測保護，學府路寬敞開闊，現狀寬約80 m，交通較為繁忙。站位處地面高程起伏不大，地面標高約為153.39 m左右(中心里程)。

車站所處位置的各類地下管線情況：沿學府路方向的管線主要有：網通管線、10 kV電纜、移動和電信管線、DN200給水管線、DN1000給水管線、DN500排水管道、DN325煤氣管線、DN1000給水管線、65045部隊光纜2條、鐵通管線。沿學府二道街方向引出垂直學府路的管線主要有：DN500給水管線、網通管線、DN200給水管線、鐵通管線、10KV電纜，以上管線均須進行監測保護。

4 圍護樁頂沉降及位移監測

車站主體施工時，在圍護樁頂冠梁上布設沉降監測點，點位同圍護結構水平位移監測點，在基坑開挖前，冠梁澆搗后將頂部光滑的凸面鋼筋打入(或埋入)混凝土內，保證其與冠梁連接牢固，在測點處用紅油漆做明顯的標志，測得穩定的初始值，用全站儀和水準儀基坑開挖每天觀測1次，并對測點采取必要的保護措施。

5 圍護結構變形監測

在車站主體圍護結構圍護樁施工時預先在樁體鋼筋籠上綁扎埋設測斜管，管徑為Φ70 mm，長度基本同孔深，每相鄰節測斜管應緊密對接，保持導槽順暢，測斜管與鉆孔之間空隙應填充密實。測斜管內壁有二組互成180°的縱向導槽，導槽控制了測試方位。埋設時，應保證讓一組導槽垂直于圍護體，另一組平行于基坑墻體。測試時，測斜儀探頭沿導槽緩緩沉至孔底，在恒溫穩定10～15 min后，自下而上以0.5 m為間隔，逐段測出方向上的位移，每測點均應進行正、反兩次量測。用滑動測斜儀基坑開挖過程中應按每天1次測定。

開挖過程中的監測為值減去初始值得當次時間段位移變形值。根據監測結果繪制時程曲線。

“+”值表示向基坑內位移，“-”值表示向基坑外位移。

儀器采用國產XB338-2型測斜儀進行測試。

計算公式：

ΔXi=Xi-Xi0

式中：ΔXi為i深度的累計位移(計算結果精確至0.1 mm)；Xi為i深度的本次坐標，mm；Xi0為i深度的初始坐標，mm；Aj為儀器在0°方向的讀數；Bj為儀器在180°方向上的讀數；C為探頭標定系數；L為探頭長度，mm；αj為傾角。

6 圍護樁體內力監測

(1)采用鋼筋計及頻率接收儀監測，鋼筋應力計直接布置在鋼筋籠的主筋上，量測所得鋼筋軸力的數值繪成軸力、應力變化曲線，注意安裝時應注意盡可能使鋼筋計處于不受力狀態，特別不應處于受彎狀態，將鋼筋計的導線逐段捆在臨近鋼筋上，引到外露的測試匣中，灌混凝土后，檢查鋼筋計的電阻值和絕緣情況，做好引出線和測試匣的保護措施。

計算：

P=K(fi2-fo2)

式中：P為被測鋼筋計所受的力，kN；K為鋼筋計的靈敏系數(kN/HZ2)；fo為鋼筋計的初始頻率值；fi為鋼筋計工作頻率值。

用頻率接收儀基坑開挖過程中應按每天1次測定。

7 圍護結構側向土壓力

采用土壓力計及頻率接收儀，基坑外迎土側土壓力盒的埋設采用鉆孔法。測量樁后的土壓力，孔位與樁的距離要適當，一般可控制在1m左右。成孔時，根據土質狀況決定是否采用泥漿護壁，同時將土壓力盒按不同設計標高固定在鋼筋支架上，等到鉆孔完畢，立即放入帶鋼筋支架的土壓力盒，注意壓力膜應與所測土壓力的方向對應。隨后向孔內回填細砂堆至孔口。

計算：

P=K(fi2-fo2)

式中：P為土壓力，kPa；fi為土壓力的本次讀數；fo為土壓力的初始讀數；K為土壓力傳感器的標定系數(kPa/HZ2)

主基坑開挖過程中應按每天1次測定。

8 支撐軸力監測

(1)鋼管支撐

鋼支撐軸力監測采用軸力計或表面應變計。采用軸力計來測試支撐的軸向壓力時，其由一個十字安裝支架和一個軸力計組成。鋼支撐架設時把安裝架垂直焊接在活絡頭上，然后把反力計平穩安放在安裝架內，并用周圍的四個螺絲固定，在圍檁側焊接一塊厚鋼板，使圍檁面受力均勻。

。鋼支撐受到外力作用后產生形變，其應變量通過振弦式頻率計來測定，測試時，按預先標定的率定曲線，根據軸力計頻率算出鋼支撐軸向所受的力。計算公式

F=K(fi2-f02)

式中：F為支撐軸力，kN，(計算結果精確至1 kN)；fi為軸力計的本次讀數，Hz；f0為軸力計的初始讀數，Hz；K為軸力計的標定系數(kN/Hz2)

主基坑開挖過程中應按每天1次測定。

9 基坑外土體分層垂直位移監測

采用鉆孔方式埋設時可用Φ108鉆頭成孔，鉆進盡可能采用干鉆進，埋設直徑為Φ70的專用監測PVC管，為了使管子順利地放到底，一般都需比安裝深度深一些，它的原則是10 m+0.5 m，20 m+1 m，以次類推。沉降管放到設計要求后，蓋上蓋子就可以回填。回填原料為中粗砂，回填速度不能太快，以免堵塞后回填料下不去，從而形成空隙，做好時隔一兩天后再去檢查一下，回填料下沉后在回填滿之后即可，管子周圍加上保護措施，方可放心待后測量。

10 周圍建筑物變形監測

建筑物沉降監測采用精密水準儀，在地表下沉的縱向和橫向影響范圍內的建筑物應進行建筑物下沉及傾斜監測，基點的埋設同地表沉降觀測。沉降測點埋設，用沖擊鉆在建筑物的基礎或墻上鉆孔，然后放入長直徑200～300 mm，直徑10 mm的膨脹螺栓。測點的埋設高度應方便觀測，對測點應采取保護措施，避免在施工過程中受到破壞。每幢建筑物上一般布置4個觀測點，特別重要的建筑物布置6個測點。建筑物的變形監測應按圍護結構施工中1次/天、開挖過程1次/天、主體施工1次/3天的頻率進行。

11 基坑周邊地表沉降監測

采用精密水準儀，基點應埋設在沉降影響范圍以外的穩定區域，并且應埋設在視野開闊、通視條件較好的地方；基點數量根據需要埋設，基點要牢固可靠。

12 周邊地下管線變形監測

(1)煤氣管道的變位：沉降或水平位移均不得超過10 mm，每天發展不得超過2 mm。

(2)自來水管道變位，沉降或水平位移均不得超過30 mm，每天發展不得超過5 mm。

(3)對于光滑的變化曲線，若曲線上出現明顯的折點變化，也應作出報警處理。

[1] 國家標準.建筑地基基礎設計規范(GB50007-2002)[S].

[2] 國家標準.建筑邊坡工程技術規范(GB50330-2002).

[3] 國家標準.工程測量規范(GB50026-93).

U445

C

1008-3383(2017)08-0166-02

2016-11-12

陳剛(1984-)，男，工程師，研究方向：市政道路橋梁。