简述地铁车站明挖基坑施工监测技术

陈 刚，黄庆伟

(龙建路桥第五工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150028)

简述地铁车站明挖基坑施工监测技术

陈 刚，黄庆伟

(龙建路桥第五工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150028)

通过对哈尔滨地铁一号线第三标段理工大学站明挖基坑，阐述施工过程中采用的监测技术。

明挖基坑施工；施工监测技术

1 工程概况

理工大学站位于学府路与学府二道街交叉口处，车站沿南北走向布置于学府路下。本站为地下二层岛式车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台，车站计算站台中心里程为SK5+185.279，设计范围由SK5+071.979～SK5+260.779，车站总长190.0 m，宽度19 m。车站顶板设计覆土厚度约3 m，本车站采用明挖顺作式施工，施工遵循“分段、分层、对称、平衡、快速开挖、快速支撑、快速施工”的原则，充分利用时空效应，减少变形量标准段挖深约16 m，SK5+260.779废水池挖深约19 m。

2 地质条件

本车站的地貌单元为岗阜状平原，地面标高介于152.91～153.61 m之间，自然高差较小，所有钻孔均未遇见地下水，局部可能有上层滞水，勘察深度内为杂填土和粉质粘土， 地基土对混凝土结构无腐蚀，对混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构有强腐蚀性。

表1 基坑开挖支护设计参数表

3 地理位置与临近建筑物及地下管线情况

本车站东侧为理工大学主教学楼(13层)，西南侧为地震工程力学研究所(2层)，中国银行(5层)，以及学府二道街交叉口北侧的一栋3层建筑物，以上建筑物须进行监测保护，学府路宽敞开阔，现状宽约80 m，交通较为繁忙。站位处地面高程起伏不大，地面标高约为153.39 m左右(中心里程)。

车站所处位置的各类地下管线情况：沿学府路方向的管线主要有：网通管线、10 kV电缆、移动和电信管线、DN200给水管线、DN1000给水管线、DN500排水管道、DN325煤气管线、DN1000给水管线、65045部队光缆2条、铁通管线。沿学府二道街方向引出垂直学府路的管线主要有：DN500给水管线、网通管线、DN200给水管线、铁通管线、10KV电缆，以上管线均须进行监测保护。

4 围护桩顶沉降及位移监测

车站主体施工时，在围护桩顶冠梁上布设沉降监测点，点位同围护结构水平位移监测点，在基坑开挖前，冠梁浇捣后将顶部光滑的凸面钢筋打入(或埋入)混凝土内，保证其与冠梁连接牢固，在测点处用红油漆做明显的标志，测得稳定的初始值，用全站仪和水准仪基坑开挖每天观测1次，并对测点采取必要的保护措施。

5 围护结构变形监测

在车站主体围护结构围护桩施工时预先在桩体钢筋笼上绑扎埋设测斜管，管径为Φ70 mm，长度基本同孔深，每相邻节测斜管应紧密对接，保持导槽顺畅，测斜管与钻孔之间空隙应填充密实。测斜管内壁有二组互成180°的纵向导槽，导槽控制了测试方位。埋设时，应保证让一组导槽垂直于围护体，另一组平行于基坑墙体。测试时，测斜仪探头沿导槽缓缓沉至孔底，在恒温稳定10～15 min后，自下而上以0.5 m为间隔，逐段测出方向上的位移，每测点均应进行正、反两次量测。用滑动测斜仪基坑开挖过程中应按每天1次测定。

开挖过程中的监测为值减去初始值得当次时间段位移变形值。根据监测结果绘制时程曲线。

“+”值表示向基坑内位移，“-”值表示向基坑外位移。

仪器采用国产XB338-2型测斜仪进行测试。

计算公式：

ΔXi=Xi-Xi0

式中：ΔXi为i深度的累计位移(计算结果精确至0.1 mm)；Xi为i深度的本次坐标，mm；Xi0为i深度的初始坐标，mm；Aj为仪器在0°方向的读数；Bj为仪器在180°方向上的读数；C为探头标定系数；L为探头长度，mm；αj为倾角。

6 围护桩体内力监测

(1)采用钢筋计及频率接收仪监测，钢筋应力计直接布置在钢筋笼的主筋上，量测所得钢筋轴力的数值绘成轴力、应力变化曲线，注意安装时应注意尽可能使钢筋计处于不受力状态，特别不应处于受弯状态，将钢筋计的导线逐段捆在临近钢筋上，引到外露的测试匣中，灌混凝土后，检查钢筋计的电阻值和绝缘情况，做好引出线和测试匣的保护措施。

计算：

P=K(fi2-fo2)

式中：P为被测钢筋计所受的力，kN；K为钢筋计的灵敏系数(kN/HZ2)；fo为钢筋计的初始频率值；fi为钢筋计工作频率值。

用频率接收仪基坑开挖过程中应按每天1次测定。

7 围护结构侧向土压力

采用土压力计及频率接收仪，基坑外迎土侧土压力盒的埋设采用钻孔法。测量桩后的土压力，孔位与桩的距离要适当，一般可控制在1m左右。成孔时，根据土质状况决定是否采用泥浆护壁，同时将土压力盒按不同设计标高固定在钢筋支架上，等到钻孔完毕，立即放入带钢筋支架的土压力盒，注意压力膜应与所测土压力的方向对应。随后向孔内回填细砂堆至孔口。

计算：

P=K(fi2-fo2)

式中：P为土压力，kPa；fi为土压力的本次读数；fo为土压力的初始读数；K为土压力传感器的标定系数(kPa/HZ2)

主基坑开挖过程中应按每天1次测定。

8 支撑轴力监测

(1)钢管支撑

钢支撑轴力监测采用轴力计或表面应变计。采用轴力计来测试支撑的轴向压力时，其由一个十字安装支架和一个轴力计组成。钢支撑架设时把安装架垂直焊接在活络头上，然后把反力计平稳安放在安装架内，并用周围的四个螺丝固定，在围檩侧焊接一块厚钢板，使围檩面受力均匀。

。钢支撑受到外力作用后产生形变，其应变量通过振弦式频率计来测定，测试时，按预先标定的率定曲线，根据轴力计频率算出钢支撑轴向所受的力。计算公式

F=K(fi2-f02)

式中：F为支撑轴力，kN，(计算结果精确至1 kN)；fi为轴力计的本次读数，Hz；f0为轴力计的初始读数，Hz；K为轴力计的标定系数(kN/Hz2)

主基坑开挖过程中应按每天1次测定。

9 基坑外土体分层垂直位移监测

采用钻孔方式埋设时可用Φ108钻头成孔，钻进尽可能采用干钻进，埋设直径为Φ70的专用监测PVC管，为了使管子顺利地放到底，一般都需比安装深度深一些，它的原则是10 m+0.5 m，20 m+1 m，以次类推。沉降管放到设计要求后，盖上盖子就可以回填。回填原料为中粗砂，回填速度不能太快，以免堵塞后回填料下不去，从而形成空隙，做好时隔一两天后再去检查一下，回填料下沉后在回填满之后即可，管子周围加上保护措施，方可放心待后测量。

10 周围建筑物变形监测

建筑物沉降监测采用精密水准仪，在地表下沉的纵向和横向影响范围内的建筑物应进行建筑物下沉及倾斜监测，基点的埋设同地表沉降观测。沉降测点埋设，用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔，然后放入长直径200～300 mm，直径10 mm的膨胀螺栓。测点的埋设高度应方便观测，对测点应采取保护措施，避免在施工过程中受到破坏。每幢建筑物上一般布置4个观测点，特别重要的建筑物布置6个测点。建筑物的变形监测应按围护结构施工中1次/天、开挖过程1次/天、主体施工1次/3天的频率进行。

11 基坑周边地表沉降监测

采用精密水准仪，基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域，并且应埋设在视野开阔、通视条件较好的地方；基点数量根据需要埋设，基点要牢固可靠。

12 周边地下管线变形监测

(1)煤气管道的变位：沉降或水平位移均不得超过10 mm，每天发展不得超过2 mm。

(2)自来水管道变位，沉降或水平位移均不得超过30 mm，每天发展不得超过5 mm。

(3)对于光滑的变化曲线，若曲线上出现明显的折点变化，也应作出报警处理。

[1] 国家标准.建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)[S].

[2] 国家标准.建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002).

[3] 国家标准.工程测量规范(GB50026-93).

U445

C

1008-3383(2017)08-0166-02

2016-11-12

陈刚(1984-)，男，工程师，研究方向：市政道路桥梁。