地鐵車站施工中的深基坑支護監測控制

張海超

（1.安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽合肥 230088；2.公路交通節能環保技術交通運輸行業研發中心，安徽 合肥 230088）

為了滿足大中型城市居民對公共出行服務的要求，我國在現代化城市發展中加大了地鐵工程的建設力度，地鐵車站工程的規模不斷擴大，客觀上增加了深基坑施工的難度。由于地鐵車站大多地處繁華城市區域，地面交通流量大，地下管線設施復雜，且在工程區域周邊存在大量的建筑物，對深基坑施工安全提出了更高要求，支護結構是保證深基坑穩定性和安全性的重要組成部分。因此在地鐵車站工程的深基坑施工過程中，應采用動態連續觀測的方式加強對深基坑支護的監測控制，及時掌握施工現場土體變形、地下水水位變化、支護結構受力狀態等各項數據信息，并通過對監測數據的計算分析及時發現風險隱患，為保證地鐵車站工程深基坑施工的質量安全提供可靠的參考依據。

1 某地鐵車站工程基本情況

某地鐵車站工程為三層結構，均處于地下空間，建筑面積達到了4 萬m2以上，其站臺中心部分埋深在24.7 m左右。該地鐵車站工程在施工中采用了順筑明挖施工方式，其深基坑的支護結構主要包括混凝土支撐結構、鋼管支撐以及地下連續墻。由于該工程區域土層結構較為復雜，地下水水位較高，且周邊地區有建筑物存在，因此需要加強對深基坑支護的監測控制，以保證施工的質量安全。

2 深基坑支護施工監測控制布設監測點要點分析

2.1 布設支護結構水平位移監測點

為了監測深基坑圍護結構樁頂是否存在水平位移現象，在布設監測點時應在深基坑各邊分別設置工作基點2～4個，且其監測點應設置在變形較小的基坑拐角位置。應在觀測墩頂部設置整片鋼板以及強制對中螺栓，以確保觀測設備安裝穩定精確。

在深基坑支護結構的結構墻頂處，應通過埋設觀測墩設置適當數量的水平位移監測點。布設監測點觀測墩時應在支護結構頂部的冠梁上鉆進成孔，且應準確控制孔徑及孔深，以便進行埋設鋼筋和混凝土澆筑作業。應將小棱鏡等預埋件埋設于墩頂，且應對小棱鏡氣泡位置進行調整，以確保其在混凝土澆筑后能夠正常開展觀測工作。

2.2 布設沉降監測點

為了監測深基坑施工區域周邊建筑沉降以及各種地下管線設施情況，在布設監測點時應設置3個以上水準基點，且水準基點應與深基坑坑邊相距基坑深度的2～4倍之間。在埋設水準基點時，應選擇原狀土層或者基巖層，如有密集建筑物存在時，也可以在建筑樁基礎上設置基點。為了對支撐立柱的沉降情況進行觀測，應選擇支撐立柱頂部位置，并通過焊接方式設置監測點[1]。為了準確監測深基坑工程區域的周邊建筑沉降，應選擇建筑物立柱以及拐角等位置設置監測點，并合理確定監測點的數量。在設置監測點時，應與地面相距20 cm左右，并避免監測點周圍有電信盒或雨水管等存在，以免影響觀測，同時應與墻面保持適當間距。

2.3 布設深層位移監測點

為了監測深基坑圍護結構是否存在深層水平位移現象，在布設監測點時應選擇深基坑邊中部且存在較大變形風險、具有較強典型性代表性的位置作為監測點，合理確定監測點的數量。埋設測斜管時，可以根據實際情況采用鉆孔或綁扎等方式。在對深基坑工程已完成施工的地下連續墻以及圍護樁等支護結構進行監測時，可以采用鉆孔埋設方式。埋設時應在連續墻或者圍護樁上鉆進成孔，且應準確控制孔徑以及孔深。在確定鉆孔質量符合埋設要求后，應向孔內放入測斜管，并用細沙對鉆孔和測斜管縫隙進行回填，測斜管凹槽應垂直于深基坑邊緣[2]。在對深基坑擋墻結構的深層水平位移進行監測時，應采用綁扎埋設方式設置測斜管，一般選擇擋墻鋼筋籠固定測斜管，且綁扎測斜管時應將其間距控制在1.5 m以內，固定牢固后澆筑混凝土。

2.4 布設軸力監測點

為了監測深基坑支護結構軸力，在布設監測點時應選擇有較強代表性和典型的鋼支撐以及混凝土支撐結構點位。一般應在混凝土支撐結構的四個角分別設置監測點，在鋼支撐上設置監測點時則應采取交錯布置方式，分別在其上下層設置軸力監測點。為保證軸力監測數據的準確性，應合理確定監測點的設置數量。

2.5 布設地下水水位監測點

為了監測深基坑施工區域地下水水位變化，在布設監測點時應結合工程區域的地質水文資料合理選擇測點位置。一般應在臨近深基坑外側、含水量較大以及滲水性比較強的位置設置監測點。監測管應與深基坑邊保持平行，且間距應控制在20～30 m左右。在埋設水位監測管時應選擇PVC等材質，且應準確控制管徑，并用土工布將主管包裹固定。還應在水位監測管埋設時設置底蓋以及頂蓋，避免管內有雜物進入。完成成孔作業后進行通水監測，確認成孔質量符合監測要求后，間隔24 h再開展水位監測工作。

3 深基坑支護結構的監測控制方法分析

3.1 監測支護結構水位位移方法

圍護結構墻頂部的水位位移是變形監測工作中的重點內容之一，監測時應合理配置人員設備，并按照確定的固定線路在有利時間段開展觀測工作。在監測過程中，可以根據實際情況采用極坐標法、偏角法以及其他觀測方法對深基坑支護結構的水平位移進行測量。在觀測基點以及工作基點時可以采用回光電測距和方向觀測方法，且應進行兩測回[3]。

根據建網平差結果確定坐標系，一般可以將與深基坑相互垂直方向分別設定為坐標系的橫縱軸，并對坐標系內各基點的初始坐標加以測定。在后續的觀測中還應隨時檢驗其穩定性，以確保監測數據的準確性。在初次觀測時，應以各工作基點為出發點開展對通視范圍內各水平位移測點的測量，且應分別進行一測回的方向觀測。在不同的基準點應分別對所有水平位移測點進行2次以上的觀測，以完成建網平差以及初始坐標的確定。在日常的監測工作中，可以采用自動連續測量方式通過極坐標法觀測相距較近測點的坐標值，對存在施工阻擋或相距較遠的測點則可以根據與初始坐標值的對比結果確定其水平位移數據。

3.2 監測沉降方法

在深基坑工程的施工過程中，工程區域周邊建筑的沉降、地表沉降以及工程范圍內的地下管線設施也是影響支護結構穩定性的重要因素，因此應通過幾何水準法等監測方法對其進行監測。在實際監測時先進行水準路線的布設，其前后視距差精度應達到國家二級水準要求，按照人員、路線以及儀器固定的基本監測要求開展觀測工作。測量水準時應按照事先確定的水準路線依次對各測站進行測量。

在觀測前應注意復核基準點的精度，確認高程基點位置準確無誤后再開始進行現場水準測量。監測人員還應在觀測前對觀測儀器進行檢校，以確保其精度能夠達到相關技術規范的要求。完成觀測后，應詳細記錄各項觀測數據，并利用專業軟件系統完成對原始監測數據的平差處理以及對各點沉降值、高程以及累計沉降量等參數的計算分析，繪制變形曲線圖以及監測報表，作為深基坑支護結構穩定性判斷依據。

3.3 監測支護結構深層水位位移的方法

在監測深基坑支護結構的深層水平位移情況時，可以利用測斜儀等監測儀器，其能夠對深基坑圍護結構的深層水平位移進行精確測量。根據不同的傳感元件，可以將測斜儀分成不同的類型，監測時應根據地鐵車站施工以及深基坑支護結構的實際情況選擇相應的儀器類型。通常測斜儀主要包括測斜管、測讀儀以及測斜儀等組成部分，在實際測量時應在深基坑的支護樁、擋墻以及土體內分別埋設測斜管，通過測斜管將測斜儀伸入到待測目標內，此時可以根據引出線的瞬時水平位移量確定待測目標的深層水平位移量，為判斷深基坑支護結構的穩定性以及是否發生變形等情況提供可靠的參考依據。

3.4 監測支護結構內力的方法

在測量深基坑支護結構的受力情況時，應分別對其支撐軸力、應力應變以及彎矩進行測量分析。軸力是本次地鐵車站工程深基坑施工中影響支護結構穩定性的主要因素，因此應重點對其進行監測。監測時應利用振弦式鋼筋計等測定混凝土支撐結構的軸力，并通過反力計對鋼支撐結構軸力進行測量。在實際測量時應將鋼筋計分別設置于鋼筋籠的四角，且應保持四角在同一截面內，分別讀數并取平均值，確定混凝土支撐結構的軸力。設置反力計時應采取交錯布置方式將反力計分別設置于上下鋼支撐上，確保監測結果準確。

3.5 監測地下水水位變化的方法

在監測地下水水位時，可以利用干鋼尺對觀測井內的水位進行測量。觀測井應選擇水位相對較高的點位，并直接插入干鋼尺，通過測定濕跡以及管頂高程對地下水水位進行計算。在觀測時應注意合理選擇鋼尺長度，確保長于孔口和地下水位的高差，以保證觀測的順利進行，也可以采用測管對地下水水位進行測量。測量時應向水位管內放入測頭，并根據鋼尺電纜讀數確定水位高程。測量時應重復4次且讀數差應在4 mm以內，取4次讀數的平均值作為判斷深基坑支護穩定性的參考依據，以控制測量誤差。

4 結語

在地鐵車站工程的深基坑施工過程中，為了保證其支護結構的穩定性和安全性，應合理布設監測點，并采取科學的監測方法，以實現對深基坑施工全過程的動態連續監測。準確掌握各項影響支護結構穩定性的因素變化情況，為深基坑的安全施工提供客觀全面的參考依據，為地鐵車站工程建設的順利實施奠定良好的基礎，推動我國地鐵工程建設的健康發展。