城市地下綜合管廊施工監測技術的應用

齊向杰

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津 300350)

在當前我國社會經濟全面發展的環境下，城市化建設進程逐漸加快，這給地質資源有限的城市發展帶來了直接影響。為了全面響應國家城市發展號召，通過建設城市地下綜合管廊，能夠把電力、通信、燃氣等管道進行統一管理，有效地提高城市地下空間應用效率。在進行城市地下綜合管廊施工過程中，要想減少施工問題出現，就要做好施工監測工作，根據工程實際情況，選擇對應的監測技術，從而在保證城市地下綜合管廊施工質量的同時，實現城市建設的健康發展。

一、工程概況

匯明路綜合管廊建設工程位于石家莊市西南（南北方向為規劃吉恒街，東西方向為現狀匯明路）。項目起自槐安路，至清水街止。途徑槐安路、南二環、新石北路、育新路、友誼大街、紅旗大街、匯寧街、濱河街等13條被交道路。匯明路綜合管廊建設工程主要包括綜合管廊、管廊控制中心以及污水管線3部分內容。綜合艙主體全長6970m，共包含3種標準斷面，設有電力艙、綜合艙、熱力艙、污水艙、燃氣艙。其中Ⅰ型標準斷面為5艙斷面，起于槐安路，終于南二環路，總長2497.6m，（里程范圍0+000～2+292.6），斷面寬度18.3m；Ⅱ型標準斷面為5艙斷面，起于南二環路，終于紅旗大街，總長3193.1m，（里程范圍2+492.6～5+685.7），斷面寬度19.5m；Ⅲ型標準斷面為4艙斷面，起于紅旗大街，終于清水街，總長1284.3m（里程單位 5+685.7～6+970），斷面寬度為15.9m。入廊管線包括110KV電力、220KV電力、通信、DN500給水、DN500～DN1000再生水、DN1400熱力、D600～1200污水以及DN300燃氣。

本段設計管廊全長1.775km，施工里程為K5+200～K6+975。（友誼大街～紅旗大街街5艙、紅旗大街～清水街4艙），廊體凈寬度分為：15.9m、19.5m兩個寬度。管廊位于規劃道路北側。K5+200～K5+685.7段為II型標準斷面，包含分支口II型、投料口與進風井II型排風井II型、污水出廊節點，K5+685.7～K6+975.0段為Ⅲ型標準斷面，包含分支口Ⅲ型、投料口與進風井Ⅲ型、排風井Ⅲ型、熱力艙檢修車掉頭節點、端頭井等多種節點。綜合管廊基坑深度為8m～11m，根據《建筑基坑工程監測技術規范》（GB 50497-2009）和設計圖紙等文件，基坑安全等級為II級，施工按照安全等級II級進行監測。

二、施工監測技術應用

（一）監測目的

基坑開挖過程中，產生大面積的臨空面，使得圍護結構樁體在背土側水土壓力的作用下必然要向臨空面移動（基坑內側）。同時，受土體卸載、樁側摩擦力變化等因素影響，圍護結構樁也易發生豎向變形。圍護結構樁頂部位置水平移位及沉降作為導致圍護結構變形出現的主要因素，更是重點監測的環節。

（二）測點埋設及要求

針對基坑圍護結構樁頂端出現水平位移現象之后，需要對其位移情況進行測量，采用層次布網方式，根據控制點形成控制網，通過把觀測點和所測量控制點結合之后形成擴展網。對于觀測精度要求較高的截段，控制點宜采用有強制對中裝置的觀測墩，其對中誤差不應超過0.1mm。從控制點角度來說，應該具備便于保存和加密等特點，相鄰點之間能夠充分連接，并具有良好的通視效果，不會受到折光等因素影響。在進行布網過程中，嚴格按照相關工程標準進行，并結合工程需求，根據各個截斷情況，適當地分布加密導線點，做好對應的核查工作。

1.基準點布置

首先，基準點是作為監測工作順利開展的基礎，需要設定在施工基坑挖設深度3倍左右的平穩地帶。其次，基準點分布需要滿足精準及合理要求，能夠對工程各個測點進行觀測。最后，各個獨立測區基準點數量不得低于3個，從而確保滿足監測要求。

2.水平位移與沉降監測點布置

在進行水平位移與沉降監測點設置過程中，應該設定在基坑圈梁或者圍護結構樁較為固定的地方，保證設定的便利性，不會造成損壞。同時，具體展現出基坑維護結構樁頂部水平位移情況，在施工過程中需要結合實際情況加以調整。通常情況下，監測點主要采用埋設預埋預制件方式，預制件制作要求在于選擇鋼質材料，長度為35cm左右，直徑為20mm左右，預埋件頂部可制作成棱鏡連接桿形式便于插入棱鏡，同時也可作為沉降測量觀測點。

3.監測點埋設

在進行監測點埋設過程中，應該嚴格按照施工方案要求進行設定，之后在該位置鉆孔處理，鉆孔深度應該控制在23cm左右，在孔內部埋設鋼制預制件以后，進行混凝土澆筑，提升預制件固定性，并建立混凝土保護墩。水平位移監測點示意圖見圖1：

圖1 水平位移監測點示意圖

（三）水平位移量測

在進行圍護樁頂端水平位移情況進行觀測時，可以采用極坐標法、小角法等方式。監測點水平位移觀測一般是結合工程實際情況，應用1秒級全站儀借助極坐標法進行監測。在完成水平位移監測控制點選擇工作之后，應該設定全站儀，精準校對，后視其他水平位移監測控制點，測定監測點和檢測基準點之間的間距，核算出各個監測點坐標。通過數值對比，明確監測點向基坑內測變形情況。

（四）沉降量測

在進行城市地下綜合管廊施工過程中，為了防止出現地下沉降現象，需要做好沉降量測量工作，也就是對地下工程拱頂圍巖沉降絕對值的測量。它是控制圍巖穩定狀態和保證安全施工的重要指標，在淺埋隧道和水平或近水平巖層巷道中顯得尤為重要。在沉降量測量過程中，一般采用在隧道頂部懸吊鋼尺，用精密水準儀以水平測量的方式進行測量，也可用收斂計量測方法近似測量。

（五）樁體測斜埋設及量測

1.捆綁埋設

采用直接捆綁等方式把測斜管安裝在圍護結構樁鋼筋籠中，在鋼筋籠中注入適量的混凝土。測斜管和支護結構鋼筋籠采用綁扎埋設方式，綁扎之間距離不得超過1m，測斜管和鋼筋籠平穩固定，從而避免在混凝土澆筑過程中，發生測斜管和鋼筋籠脫落現象。在進行樁體測斜埋設測量過程中，需要保證管底與鋼筋籠底部持平或略低于鋼筋籠底部，頂部達到地面，并且測斜管與圍護結構的鋼筋籠綁扎埋設，綁扎間距不宜大于1.5m。

2.鉆孔埋設

在進行鉆孔埋設過程中，需要在圍護樁上鉆孔，鉆孔直徑應該超出測斜管直徑，通常測斜管直徑是Φ76，鉆孔內部直徑應該是Φ110，鉆孔深度通常需要超過結構體5m最合宜，硬質基底取最小值，軟質地基取最大值。

3.測斜量測

在施工過程中，通過精密測斜儀多次量測并記錄每0.5m樁體的位移變化。然后經過內業數據處理比對，實時掌握深基坑的動態。

（六）周邊地表沉降

地表沉降監測點標志通常應用窖井測點方式，采用人工挖設或者鉆孔加以埋設，需要穿過路面結構層。測點安裝保護裝置，孔徑不可低于120mm。道路以及地表沉降監測點埋設需要保持平衡，避免因為高低不平而給車輛帶來影響，做好標識，便于保存。

地表沉降監測端面測點需要根據施工設計圖紙要求進行測定，并參考工程實際狀況，在施工影響范疇內的地表中進行布置，一般在每個監測斷面上布設4個測點，基坑單側布設2個測點，基坑周邊地表沉降監測點布設示意圖見圖2：

圖2 基坑周邊地表沉降監測點布設示意圖（單位：mm)

在進行地表沉降監測過程中，觀測主要應用閉合水準路線方式進行單程觀測，并應用附合水準路線方式實現往返觀測，取兩次觀測的平均值。首先，利用水準儀或者水準尺等設備，在工程項目施工之前及結束以后進行監測，項目施工過程中也要做好定期核查工作，保證設備處于理想的運行狀態。其次，觀測過程中應該做到三固定，也就是人員固定、設備固定及測站固定。此外，在進行觀測之前，需要對水準儀各項控制參數進行核查，保證滿足觀測標準。在無氣浪的情況下，開展觀測工作。在完成閉合或者附合路線測量工作的情況下，需要注重閉合或者附合差，確保滿足施工標準之后完成測量，反之需要找出偏差因素重新檢測。

（七）建（構）筑物沉降

在進行城市地下綜合管廊施工過程中，如果操作不當，將會引發周圍建筑沉降或者傾斜現象。要想對工程施工造成的周圍建筑沉降及傾斜狀況全面掌握，應該根據實際情況，對建筑安全性及采用保護設施安全性進行評估。建筑沉降觀測往往和地表沉降水準監測網一同應用，把建筑物沉降監測點融合其中，形成閉合線路或者附合線路。建筑物沉降基準點及工作基點都可以和地表沉降水準監測網基準點及工作基點一同應用，分布標準需要根據地表沉降觀測要求進行。在進行建筑物沉降觀測過程中，可以應用幾何水準測量方式，在精密水準儀的作用下進行觀測。

（八）支撐內力

支撐內力測點部分往往受到平面、立面及端面等因素影響。其中，平面也就是相同標高、相同道支撐內量測桿件的選擇，在原則上需要根據支護施工方案核算出各個支撐內力結果，選擇內力比較高的桿件，并做好追蹤監測工作。在缺少相關數據的情況下，可以選擇平面凈跨比較高的支撐桿件當作觀測點。立面主要指不同標高處支撐測量方式。因為基坑挖設情況和各道支撐軸力存在差異，所以需要對相同斷面上的支撐進行監測。在各個支撐上測點分布在相同平面情況下，則由支撐內力隨著時間的改變利用時態曲線圖評估各個支撐受力情況，掌握水平支撐受力規律，加以科學引導，保證后續施工工作順利開展。在支撐內力觀測時，可以借助各種規格的軸力計，應用頻率讀數儀進行讀數，并記錄溫度。