石家庄地铁明挖基坑的监控量测

朱维伦

（河北路桥集团有限公司，河北 石家庄050011）

1 工程概况

石家庄地铁站紧邻石家庄站东侧，为2号线和3号线换乘站，3号线在上，2号线在下。2号线位于石家庄站与站东广场之间，呈南北走向，为地下三层岛式车站，两柱三跨框架结构。3号线位于石家庄站站房和站东广场地下停车场下，呈东西走向为六柱七跨框架结构。场区70m范围内均为第四系堆积物，无不良地质现象。基坑从自然地面至基底，揭露土层为：（1）碎石；（2）填筑土；（3）黄土状粉质黏土；（4）中砂；（5）粉质黏土；（6）1 中砂；（7）粉土；（8）粉砂；（9）中砂；（10）1粉质黏土。

基坑开挖深度为8～29.5m，根据本车站的环境条件，水文地质条件，经技术经济比较后，围护结构方案确定2号线车站基坑地下一层南、北侧采用土钉墙支护，西侧采用双排悬臂桩+内支撑支护；2、3 号线节点采用桩＋混凝土支撑，标准段地下二、三层采用盖挖。3号线基坑换乘节点处及东端头采用桩+锚支护，地下二层采用土钉墙支护。

2 监控量测的项目

根据本工程2号线的结构埋深、地质及地面建筑物、管线情况和施工方法，布设了较密集、合理的监测点进行全面的地表沉降、桩顶位移、桩体变形、建筑物沉降、桩体应力应变等监测，以保证在施工时及时反馈数据，确保基坑开挖和周边建筑物的安全。

监测项目及监测频率见表1。明挖基坑施工监控量测的频率与基坑开挖深度、施工状况等有关。

表1 监测频率表

3 施工监控量测测点布置

3.1 地表沉降点、桩顶位移点、桩顶变形点的布设

地表沉降点、桩顶位移点、桩顶变形点和支撑轴力点的布设是根据基坑断面、基坑周边的建筑物和降水效果综合考虑的。

3.2 建筑物变形观测点的布设

该基坑开挖和降水时，为了保证周边建筑物的安全，因此对建筑物进行变形观测。经过对建筑物的形状分析，二号线基坑开挖，在国铁站房东侧和西侧分别布置了足够的水平、沉降、土体及桩体的深层位移及冠梁钢筋的应力监测点，详见图1。

图1 地铁2号线监测点布局

4 监控量测点的埋设

4.1 监控量测点布置的原则

（1） 根据本工程设计要求、施工特点及周边环境等综合因素确定监测对象。

（2） 所有观测点必须预先埋设稳固，初始值在确认点位已稳定后采集两次稳定值使用。

（3） 地面沉降点的布设应考虑点位位置能反映监测对象的变化特征并有利于保护和不易受破坏的地方。

（4） 如果观测点在施工中受破坏，应尽快在原来位置或距原来较近位置补设测点，以保证该测点观测的连续性。

4.2 监控量测点的埋设

（1）地面沉降监测点埋设及技术要求

为保护监测点不受碾压影响，地面沉降测监测点标志采用窖井测点形式，采用人工开挖或钻具成孔的方式进行埋设，监测点应埋设平整，防止由于高低不平影响人员及车辆通行，做好清晰标记，方便保存，2 号线地面沉降测点174 个，埋设方式如下。

采用人工开挖或钻具成孔的方式进行埋设，开挖直径约为150mm，深度大于1m 孔洞，夯实孔洞底部，清除渣土，向孔洞内部注入适量清水养护，在孔中心置入长度不小于80cm 的钢筋标志，上部用砂土填实至地表5cm左右，钢筋标志应露出砂土面约1～2cm，上部加装保护盖。

（2）围护桩顶、坡顶、立柱桩垂直位移监测点的埋设及技术要求

围护桩顶垂直位移监测点埋设时先在围护桩冠梁的顶部，立柱桩顶垂直位移监测点布设在立柱上方梁体上，均为用冲击钻钻出深约10cm 的孔，再把强制归心监测标志放入孔内，缝隙用锚固剂填充，测点埋设完毕后，应进行必要的保护和防锈处理，设置清晰标记，方便保护。

坡顶垂直位移监测点埋设形式同围护桩。监测点埋设形式如图2、3所示。2号线围护桩顶测点50个，立柱桩沉降监测点40个，坡顶测点14个。

图2 监测点实景

图3 监测点埋设示意图

（3）国铁站房桩承台及幕墙基础、楼梯、匝道桥垂直沉降监测点的埋设及技术要求

沉降测点标志埋设如图4所示。

图4 沉降测点标志埋设示意图

在承台、楼梯、匝道桥墩柱上采用植筋的方式，将沉降标志植入墩柱中，做法如图4。监测点必须埋设牢固，并等其稳固后方可使用。沉降观测点的埋设特别注意保证在点上垂直置尺和良好的通视条件。2 号线基坑周边共设沉降监测点92个。

（4）支撑立柱桩沉降监测点埋设及技术要求

支撑立柱沉降监测点布设于立柱桩上，每15～20m 布设观测点，本工程共布设40 点。支撑立柱沉降的监测点埋设及技术要求同围护桩顶沉降监测相关内容。

（5）围护桩及坡顶水平位移监测点布置

围护桩顶水平位移监测点埋设时先在围护桩（冠梁）的顶部用冲击钻钻出深约10cm的孔，再把强制归心监测标志放入孔内，缝隙用锚固剂填充，测点标志埋设时应注意保证与工作基点间的通视，测点埋设完毕后，应进行必要的保护和防锈处理，做好清晰标记，方便保存。监测点埋设形式如图5 所示。围护桩桩顶监测点50 个，坡顶监测点14个。3号线坡（桩）顶监测点19个。

图5 监测点实景图

（6）水平位移监测点埋设及技术要求

本监测项目水平位移监测点埋设及技术要求同该部分的垂直沉降、围护桩顶水平位移监测相关内容，根据设计要求，本项共有84个监测点。

（7）围护结构桩体、土体深层水平位移变形监测

根据设计要求，2号线基坑测点沿主体基坑围护结构桩布置监测孔，共布设38 个监测孔点，土体深层水平位移26 个监测孔点；双排桩位置布置10 个结构桩体水平位移监测孔点，土体深层水平位移18 个监测孔点；外围土钉墙坡体深层水平位移14个监测孔点；3号基坑土体（桩体）水平位移设11个监测孔点。

5 监控量测数据整理及成果分析

根据施工进度和监控量测的频率进行野外测量，并将野外记录数据及时传输到计算机内，打印测量成果表，并对沉降变化分析，绘制变化曲线图。

监测成果累积沉降值接近极限值时，则及时分析原因，以便及时采取补救措施。监测工作全部结束后，要编写沉降监测竣工报告，报告内容包括变形观测成果表，监测点平面布置图，变形时态曲线图和变形分析报告。

5.1 2号基坑地表沉降曲线（见图6）

图6 2号基坑地表沉降曲线

2 号线基坑开挖深度为26.5m，在东广场开挖面下16.75m，从地表沉降曲线可以看出6 月19 号因为完成2号基坑冠梁的浇筑，基坑南侧荷载减少使基坑南侧突然上升最大达3.15mm；由曲线的趋势可以看出基坑开挖从6月25开始，到7月9号完成，此段时间内由于卸载使得地表呈上升趋势，上升最大速率为0.99mm/d＜1mm/d。从7 月22 日开始进行地板钢筋绑扎一直到8月8日完成了地板混凝土浇筑，由于两侧罐车、钢筋和打桩机荷载使得两侧地表有一定的波动，但沉降呈平稳趋势。ZD30和ZD31由于打桩、降雨和其他因素的影响使得其上升量较大。由此分析应注意：基坑开挖深度与钢支撑架设要紧密；基坑开挖完成后尽早施工结构底板；基坑周边严禁堆载；基坑四周打桩原状土是否被扰动。

5.2 2号基坑立柱桩沉降曲线（见图7）

图7 2号基坑立柱桩沉降曲线

由图7沉降曲线的趋势可以看出从6月25开始基坑开挖，到7 月9 号完成期间立柱桩上升最快，上升最大速率为7 月8 日LZZ20 达到2. 02mm/d＞1mm/d，由于雨季雨量较大，LZZ23 的最大上升值在7 月21 日达到了10.77，由于及时采取加固措施保证了施工安全。从7月22日开始进行地板钢筋绑扎一直到8月8日完成了地板混凝土浇筑，由于两侧罐车、钢筋和吊车荷载使得东侧压力变化较大使冠梁沉降有一定的波动，但由于钢筋和混凝土的重力作用使立柱桩沉降曲线呈下降趋势，趋于安全。

5.3 桩体变形测量与数据整理

将测斜仪置入测斜管内，并使导向轮完全进入导向槽内。方向应为导向轮的正向与被测位移座标（+X）一致时测值为正，相反为负。之后根据电缆上标明的记号，每基长（测点间距）单位长度测读一次测斜管轴线相对铅垂线的倾角。测斜仪测量时先将测斜仪放入管底，自下而上测量。

测斜仪在测斜管中是每基长（测点间距）单位长度测读一次。方法：测斜仪运动到位后，停留3s 左右，当读数仪上的读数稳定后，按一下仪表面板上的存贮键或手持存贮按钮，实时测量值将被存贮在读数仪中。根据测量的数据及时进行整理，绘制桩体变形曲线见图8。

图8 描述的是2 号线明挖段基坑地板完成时围护桩桩体累计变形曲线。从图8中可以看出：在桩体深度小于7m 时，ZCX21号桩累计变形较大，分析原因是在7m 以下时二次开挖7m 处有横梁支撑，两侧是斜撑，且斜撑没有施加轴力；ZCX22 和ZCX29 号桩累计变形较大，分析原因是有渗水情况，且两侧打桩机打桩的影响。由于桩体变形的管理值为30mm，从2 号线明挖段观测的情况来看都是安全的。

图8 桩体变形曲线

6 结语

石家庄新客站下城市轨道交通预留工程2号线明挖段基坑施工，是在石家庄新客站东广场下进行地铁施工，距离国铁站房仅10m左右，因此对周边建筑物和地表的安全要求极高。因此专门成立监控量测小组。在基坑开挖时加大了监控的力度和频率，正因为有了监控量测数据的及时性和准确性，从而安全快速地完成了基坑施工任务，保证了2号线明挖段的顺利完工。

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