鐵路客站深基坑監測施工工法研究

徐冠玉 陳鈺博 尹興龍

（中鐵建工集團有限公司，北京 100160）

1 工程概況

土建1標基坑為大型基坑群，面積8萬余平方米，最大開挖深度35.4m。基坑支護結構復雜；地質條件差、巖溶發育；基坑周邊存在鐵路、道路以及居民樓，環境復雜；基坑施工風險較大。基坑監測是確保基坑施工安全的一道重要防線，若監測數據不準確、成果反饋不及時，可能造成基坑施工的安全隱患，且可能影響基坑施工的工期。同時本項目基坑規模大、監測工作量大、精度要求高，為保證基坑監測各項工作保質保量完成，需提供及時、科學的依據。項目根據本工程實際情況和監測特點，從合理選取監測項目、監測點、監測儀器、監測方法、監測頻率等多個方面開展工作，規范工作方法、完善工作流程，保證了基坑工程的順利開展。在此基礎上，項目總結完善形成了鐵路客站深基坑監測施工工法。

2 工藝流程及操作要點

2.1 監控測量工藝流程

圖1為監控量測工藝流程圖。

圖1 監控量測工藝流程

2.2 監測方法

一是鐵路客站深基坑監測方法必須要堅持安全的原則，確保監測方法的科學性、合理性和安全性。二是變形測量點主要有三種：基準點、工作基點和變形監測點。其中，變形測量點是監測深基坑變形體傾斜、沉降和水平位移的重要方法，用于判斷結構穩定性和安全性。每個深基坑工程監測必需設置至少3個可靠穩固的基準點；工作基點要保證穩定性和便捷性，要選擇視野良好、距離近的地方。三是監測儀器是保證監測準確性的重要基礎。因此，監測儀器要符合監測精度準確、可靠、穩定、防水、抗干擾能力強等要求。并且要及時對監測儀器進行校準或檢定。四是監測數據采集必須要做到手寫記錄，記錄詳細、工整、準確。使用信息化監測，必須要對監測數據進行備份。五是監測數據處理要及時，并對現場監測數據進行核查，出現異常要及時分析并復測。六是監測數據評價要結合監測項目的安全條件、自然環境條件、工況及項目數據等多種因素，要能反映出基坑施工各個階段的變化等。

2.3 監測頻率

監測頻率要綜合考慮深基坑的支護、施工工況、周邊環境、自然條件等因素的變化和當地經驗確定。現場儀器監測的監測頻率見表1所示。

表1 現場儀器監測的監測頻率

2.4 數據處理及分析

2.4.1 監測數據的分析與處理的工作原理

監測數據成果可利用監測平臺軟件進行數據處理。利用監測平臺強大的數據、圖表處理能力對采集的原始監測數據進行計算，并生成圖表，再利用word處理相關圖表，總結論述，整理成文字報告，并歸檔、上報。

2.4.2 監測數據的分析與處理

監測數據分析與處理是掌握深基坑狀況的重要方法。因此，監測數據分析與處理要做到客觀、科學和準確。主要注意以下幾點：一是現場必須要直接將外業觀測值和記事項目記錄在觀測記錄表中；二是監測數據填寫必須要使用正式的監測記錄表格，對相應的工況、監測數據及數據變化之類的情況詳細記錄；三是現場出現監測數據異常時，必須要找出異常的原因，并要進行重新測量；四是監測數據分析不能只拘泥于數據分析，而是要綜合監測項目的工況、環境等多種因素；五是要及時地將監測數據分析與處理形成報告，及時呈報；六是要做好監測數據的采集與加密監測。

2.4.3 量測數據散點圖和曲線

深基坑監測要及時地做好現場監測數據處理，往往采用時間曲線圖或者散點圖制作。位移（u）—時間(t)關系曲線的時間橫坐標下，應注明施工工序和開挖工作面距離量測斷面的距離。將現場量測數據繪制成u—t時態曲線或散點圖和空間關系曲線。

（1）當位移—時間關系趨于平緩時，進行數據處理和回歸分析，以推算最終位移和掌握位移變化規律；典型的動態回歸曲線示意圖如圖2所示。

圖2 動態回歸曲線

采用的回歸函數有：

U=Alg(1+t)+B

U=t/(A+Bt)

U=Ae-B/t

U=A(e-Bt-e-Bt0)

U=Alg[(B+t)/(B+t0)]

式中：U——變形值(或應力值)；

A、B——回歸系數；

t、t0——測點的觀測時間(d)。

（2）當位移—時間關系曲線出現反彎點時，表明地層和支護出現不穩定狀態，必須密切監視地層動態，對支護進行加強。同時，要立即停止開挖，對支護進行加固處理。

（3）根據位移—時間關系曲線的形態來判斷地層穩定性的標準巖體變形曲線，可將其分為三個區段：基本穩定區段、過渡區段和破壞區段（見圖3）。其中基本穩定區段主要標志是變形速率不斷下降，即du2/dt2＜0，為一次蠕變區，表示地層；過渡區段主要表示變形速率較長時間保持不變，即du2/dt2=0，為二次蠕變區，表示要發出警告，對施工程序進行調整，對支護進行加固；破壞區段表示變形速率逐漸增加，即du2/dt2＞0，為三次蠕變區，曲線出現反彎點，說明地層處于危險狀態，必須立即停止施工，對支護進行加固。

圖3 位移—時間曲線的形態

3 案例分析

白云站綜合交通樞紐地鐵預留土建工程及樞紐場站基坑工程位于新市街，京廣線東側、棠新路西側，中間東西向橫穿長盛國際，為五條地鐵線換乘，其中東西方向兩條地鐵線、南北方向三條地鐵線。

本項目基坑位于京廣線以東、棠新路以西的地塊內，該地目前主要為農田及荒地。其中12、24號線位于京廣鐵路東側沿南北向設置，為盾構過站。基坑總平面積約82082.28m2，標準段基坑寬度54.7m，基坑深34.68m—35.18m。佛山8號線、新線東端頭為盾構轉場，基坑寬45.9m，基坑深約23.45m—24.56m。東廣場基坑寬約107m，長505m，深約15.9m。基坑支護結構復雜；地質條件差、巖溶發育；基坑周邊存在鐵路、道路以及居民樓，周邊環境復雜；場內交叉作業，以上不利因素對監測工作的順利開展提出了較高要求。

本工法克服場地交叉施工影響、監測工作量大、精度要求高等困難，極大提高監測工作的效率、監測成果的準確性和信息反饋的及時性。采用鐵路客站施工監測工法的現場作業，保證了基坑施工安全，優化了基坑板撐結構，簡化了施工工序，縮短了工期，節約了項目成本，為同類基坑施工監測提供了有利的參考，具有一定的推廣價值。