监测技术在地铁深基坑中的应用

弓广辉 李 勇/北京城乡建设集团有限责任公司

监测技术在地铁深基坑中的应用

弓广辉 李 勇/北京城乡建设集团有限责任公司

随着城市建设的发展，基坑施工的开挖深度越来越深，由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，尤其是对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节。当前，基坑监测与工程的设计、施工同被列为深基坑工程质量保证的三大基本要素。

检测技术；深基坑；应用

一、深基坑监测的目的

1.监测基坑稳定和变形情况，验证围护结构、支护结构的设计效果，保证基坑稳定、支护结构稳定、地表建筑物和地下管线的安全；

2.提供判断基坑、结构和周边环境基本稳定的依据；

3.通过监控测量，了解施工方法和施工手段的科学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全；

4.通过测量数据的分析处理，掌握基坑稳定性的变化规律，修改或确认设计及施工参数。并为今后类似工程的建设提供经验；

5.地表变形的一般规律。

二、深基坑监测的意义

1.通过对地表变形、围护结构变形、开挖后侧壁内力的监测与地下管线监测。掌握管线沉降，建筑物沉降和路面沉降，支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业和确保施工安全。

2.经量测数据的分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以保证施工安全和地层及支护的稳定。

3.对量测结果进行分析，可应用到其它类似工程中，作为指导施工的依据。

三、深基坑监测的内容

基坑的深度不同，采用的围护结构方式也不同，现以本人已施工完成的地铁十六号线03标稻香湖路站积累的经验，参照相关规范和文献，总结深基坑监测存在问题及解决办法。监测项目：①地表竖向位移、差异沉降；②地下管线沉降；③围护桩顶水平位移、垂直位移；④围护结构支撑轴力；⑤围护桩变形。

四、监测点的布置与埋设

1.地表竖向位移、差异沉降。

地表竖向位移和差异沉降监测点为变形观测点，埋设在地表，采用标准设点方式。

2.地下管线沉降。

模拟式监测点

3.围护桩顶水平位移、垂直位移。

围护桩顶水平位移监测点埋设图

4.围护结构支撑轴力。

支持轴力监测点埋设图

5.围护桩变形。

围护桩变形监测点埋设图

五、现场监测方法及工作的一些注意事项

1.地表竖向位移、差异沉降、地下管线沉降。

1)监测方法

利用精密水准仪，采用几何水准测量方法，将监测点与基准点或工作基点组成闭合或附合水准路线，条件不具备时采用支点观测。

监测期每月不少于一次对水准仪i进行检查校正，观测时严格控制各项限差，每测点读数高差不超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过2个，超过时应重读后视点读数，以作核对。

2）注意事项

施工中出现下列情况之一时,立即停止施工,采取措施处理。

A:开挖面坍塌、破裂及滑坡;

B:监测数据趋势不断增大;

C:支护结构出现明显的受力裂缝或变形过大并有不断发展的趋势;

D:时态曲线长时间没有变缓的趋势。

3.围护桩顶水平位移、垂直位移。

1)监测方法

桩顶水平位移利用全站仪采用导线测量方法，通过各期变形观测点二维平面坐标值，计算投影至垂直于基坑方向的矢量位移，计算各期阶段变形量、阶段变形速率、累计变形量等数据，并绘制成相应曲线图。

2）注意事项

a:观测应做到“五固定”，即固定人员、固定仪器、固定线站、固定观测方法、固定观测尺；

b:在基本相同的环境和条件下进行观测；

c:对观测距离进行仪器加常数、乘常数、气温、气压改正。

4.围护结构支撑轴力。

1)监测方法

采用频率接收仪量测。轴力计安装后，在施加钢支撑预应力前进行轴力计的初始频率的测量，在施加钢支撑预应力时，测量其频率，计算出其受力，同时根据千斤顶的读数对轴力计的结果进行校核，进一步修正计算公式。

2）注意事项

早中晚的温度变化对支撑体系的影响也很大不能忽略，尤其对钢支撑的热胀冷缩效应明显。温度的不同对所测的轴力和实际轴力偏差也就越大。轴力计的标定数据都是在室温恒定且理想的情况下进行测定的，因此在现场的测量中，应对所测数据计入温度效应的影响。单由于现场没有对温度补偿或温度影响参数测定的条件，所以在轴力监测时，应统一在一天的同一时间进行观测，或者先进行气温的测量，待温度相同时，在对支撑进行轴力观测，这样，所得数据将可以较为准确的表现真实值。

5.围护桩变形。

1)监测方法

利用测斜仪和测斜管进行量测。每隔500mm读数一次，并做记录。待探头提升至管口后，旋转180°，再按上述方法测量测，以消除测斜仪自身误差。

2）注意事项

安装测斜管时，随时检查其内部的一对导槽，使其“十”槽始终与坑壁走向平行或垂直。将探头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍，以检查导槽是否畅通无阻，滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵，在未确认测斜管导槽畅通时，不允许放入探头。

六、基坑监测中存在的常见问题

深基坑工程支护技术虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些达到国际水平，但仍存在一些问题需进一步研究或提高，以适应现代化经济建设的需要。深基坑土方开挖施工过程中存在的问题主要有以下几种：

1.土层开挖过程中钢支撑架设与桩间锚喷不及时。

2.钢支撑受力达不到设计要求①钢围檩变形 ②桩体位移③轴力计接触面不平整④钢削滑动⑤预埋钢板或挂板不平行 ⑥钢围檩与围护桩不密贴

七、深基坑技术的发展趋势

地铁工程引入监测，是为了判定地铁结构工程在施工期间的安全性及施工对周边环境的影响，验证基坑开挖方案和环境保护方案的正确性，对可能发生的危险及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，以便及时采取有效措施，避免事故的发生；在基坑开挖过程中根据监测数据实现信息化施工，将监测结果用于优化设计，为设计提供更符合工程实际情况的设计参数，及时对开挖方案进行调整，使支护结构的设计既安全可靠，又经济合理；

八、结论

基坑监测必然成为深基坑质量、安全保证的关键，是工程建设必不可少的重要环节。