贵阳轻轨1#线会展中心站基坑边坡形变监测技术

谢顺成

中铁十一局集团第二工程有限公司，湖北 十堰 442013

贵阳轻轨1#线会展中心站基坑边坡形变监测技术

谢顺成

中铁十一局集团第二工程有限公司，湖北 十堰 442013

贵阳市轻轨1#线会展中心站工程是贵阳市轨道交通建设的开端。安全优质地建好本工程对贵阳市轨道交通后续开工的其他工程具有重要的探索意义和示范意义。与此相应，确保施工安全的重要防范措施——基坑边坡形变监测意义重大。本文重点论述了会展中心站基坑边坡形变检测的技术方法、技术要求及完整的实施过程，介绍了所用仪器及数据分析处理软件，还特意提到了外业数据采集应注意的事项。

轻轨；基坑边坡；形变监测

1 工程概况

会展中心站是贵阳市轨道交通1号线工程的1个换乘站，位于金阳国际会展中心旁边。本车站施工工法为明挖法,最大挖深18.6m，最小挖深10.9m。施工区域内地层依次为人工杂填土、黏土、强风化岩、中弱风化岩。

为了保障基坑开挖及主体结构建筑物施工全过程安全，确保工程顺利实施，根据《会展中心站基坑监测图》要求：在基坑周边围护结构顶面按每20～30m总布设一个监测断面，共布置地面沉降点25个、坡顶水平位移点17个。

2 地面沉降监测

2.1 施测依据

（1）《工程测量规范》（GB50026-2007）

（2）《建筑变形测量规程》（JGJ8-2007）

（3）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-91）

（4）《国家三、四等水准测量规范》（GB12898-91）

2.2 仪器设备

瑞士徕卡DNA03高精度电子水准仪,（精度指标：高差偶然中误差±0.3mm/km）和与之配套的3米长条纹码水准尺、5kg尺垫、水准点标志(图1)、中国科学院武汉岩土力学研究所编制的《高速铁路沉降评估管理系统软件》(图2)。

2.3 建立沉降基准网

为了确保开挖及主体施工在施工期沉降监测数据的准确性、连续性以及保证监测基准网本身具有一定的储备精度，拟在站台外不受站台施工变形影响的区域，建立由3个国家二等水准精度的基准点组成（高差偶然中误差±1.0mm/km）闭合高程监测基准网（水准点的埋设形式分为基岩标、混凝土标），其具体施测严格按照国家一、二等水准测量规范中对各项限差要求进行，其观测数据整理完成后进行整体平差得到最后成果。

2.4 监测点的布置

按照《建筑变形测量规程》（JGJ8-2007）和设计部门的要求在围护结构周围布设沉降观测点按国家三等水准精度的要求（高差偶然中误差±3.0mm/km）以水准基点为起点进行闭合水准测量（其观测数据经平差后得到每次的沉降量）。

2.5 水准测量精度要求(见表1）

表1

2.6 外业观测技术要求(见表2）

表2

3 坡顶水平位移监测

3.1 施测依据

（1）《工程测量规范》（GB50026-2007）

（2）《建筑变形测量规程》（JGJ8-2007）

（3）《国家三角测量规范》（GB/T17942-2000）

（4）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）

3.2 仪器设备

瑞士徕卡TCRA1201（测角精度：1.0秒、测距精度：±2+2ppm）智能型全站仪（包括机载软件）一套及其与之配套徕卡迷你型小棱镜，强制归心盘（建平面观测墩用（），对讲机、钢卷尺等。

3.3 水平位移监测方法

采用自由设站，任意假设测站坐标（x0，y0）及起始方向，根据实测的水平角及距离，可以算出所有监测点的方位角。利用公式x=xo+s×cosδ，y=y0+s×sinδ；（其中s为距离，δ为方位角）可以算出所有监测点的平面坐标。根据实测的竖直角及距离，利用公式Δh=s×sinβ（其中s为距离，β为竖直角）可以算出两两监测点间的高差。根据高差及平距即可得出监测点间的边长。通过比较两期边长的变化量，就可知道在两期数据的时间间隔内围护结构的变化情况。

3.4 平面观测技术要求（见表3）

表3

4 监测频次控制

按监测设计施工图要求，在整个施工过程中，现场监控量测将贯穿其始终，其监测频次为：

（1）坡顶水平位移监测：基坑开挖及回筑过程中一天二次，主体结构施工期间每周二次。

（2）地面沉降监测：围护结构施工及基坑开挖期间每两天一次，主体结构施工期间每周二次。

（3）除了在对基坑、围护结构和邻近建筑物进行全方位监测期间，及时进行信息反馈，一旦监测数据出现突变、异常，尤其当变化量达到或接近监控报警值时，在及时增加监测频次，进一步深入分析判断其变化影响原因的同时，将立即将监测资料成果报告业主、监理和设计单位，以便及时决策。

5 数据检查、处理和分析

5.1 数据检查

在对观测资料进行计算和分析前，对外业采集的原始观测数据进行两人各自独立的100%的反复检查，使其满足规范对外业原始数据的限差要求，主要内容包括：

（1）作业方法是否符合规定；

（2）监测仪器性能是否稳定、正常；

（3）监测记录是否正确、完整、清晰；

（4）各项检验结果是否在限差以内；

（5）是否存在粗差；

（6）是否存在系统误差。

经检查、检验后，若判定监测数据不在限差以内或含有粗差，立即重测；若判定监测数据含有较大的系统误差时，分析原因，并设法减少或消除其影响。

图1 水准点标志

图2 高速铁路沉降评估管理系统界面

5.2 数据处理、分析和安全评估

(1)数据处理、分析

水准网的原始数据采用中国科学院武汉岩土力学研究所编制的《高速铁路沉降评估管理系统软件》进行计算机处理分析。经过平差后得到最后监测点高程，同时进行精度评定。平面变化情况根据每期的两两监测点间的边长变形情况进行分析，并输出边坡位移变化量曲线图（图3）。

图3

边坡位移变化量曲线图有较好的视觉效果，方便用户查看数据的差异并预测趋势。在边坡位移变化量图中，可以直观看出各监测点每天的位移变化情况。当某天某监测点位移忽然变大，就可引起我们注意。我们使用的《高速铁路沉降评估管理系统软件》已经过高速铁路沉降观测长期使用验证，证明其准确可靠；它将电子原始观测记录数据导入其数据库，经校验、调用、分析、计算，自动生成边坡位移变化量曲线图，该图横坐标轴以时间为单位，最小刻度为1天；纵坐标轴以位移量为单位，最小刻度1mm，足以反映出一天超过1mm的位移。

(2)安全评估

在上述工作基础上，对整编的监测资料进行分析，采用常规分析方法，分析各监测物理量的变化规律，预测发展趋势，分析各种原因量和效应量的相关关系，研究其相关程度。从我们前期的观测数据看，在以下几种情况下位移变化和位移趋势变化比较明显：

a、基坑爆破前后最靠近施爆点的观测点；

b、原地面开挖后初期开挖线外的监测点；

c、采取挂钢筋网、打锚杆、注浆、对边坡表面喷射混凝土后开挖线外的监测点。

由以上规律，我们建议施工作业队伍按以下原则进行施工：浅开挖，快支护；少装药，放小炮。事实证明，这样做是有效的，尽管施工区位于地质很差的杂填区，且靠近房屋，但自始至终，周围居民几乎都不知道我们在爆破作业，周围房屋路面也没出现明显开裂、倾斜等现象，较好地保证了施工安全。

6 结束语

用高精度全站仪和电子水准仪进行边坡形变检测，自动化程度高，读数客观精准，劳动强度低，方法成熟可靠；观测数据用电子手簿记录,再用相关软件分析处理,减少了中间环节,有效降低了人为出错的概率;另外需说明的是,除了仪器观测,还应定期人工对基坑边沿和周边建筑进行巡查,察看地面、路面、墙壁是否有开裂、倾斜等现象，使基坑边坡形变监测更全面，同时也可以互相补充、验证，真正做到“理实相符”。

[1]李青岳.工程测量学.测绘出版社

[2]田青云.测量学.地质出版社

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.028