城市地下综合管廊施工监测技术的应用

齐向杰

(中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300350)

在当前我国社会经济全面发展的环境下，城市化建设进程逐渐加快，这给地质资源有限的城市发展带来了直接影响。为了全面响应国家城市发展号召，通过建设城市地下综合管廊，能够把电力、通信、燃气等管道进行统一管理，有效地提高城市地下空间应用效率。在进行城市地下综合管廊施工过程中，要想减少施工问题出现，就要做好施工监测工作，根据工程实际情况，选择对应的监测技术，从而在保证城市地下综合管廊施工质量的同时，实现城市建设的健康发展。

一、工程概况

汇明路综合管廊建设工程位于石家庄市西南（南北方向为规划吉恒街，东西方向为现状汇明路）。项目起自槐安路，至清水街止。途径槐安路、南二环、新石北路、育新路、友谊大街、红旗大街、汇宁街、滨河街等13条被交道路。汇明路综合管廊建设工程主要包括综合管廊、管廊控制中心以及污水管线3部分内容。综合舱主体全长6970m，共包含3种标准断面，设有电力舱、综合舱、热力舱、污水舱、燃气舱。其中Ⅰ型标准断面为5舱断面，起于槐安路，终于南二环路，总长2497.6m，（里程范围0+000～2+292.6），断面宽度18.3m；Ⅱ型标准断面为5舱断面，起于南二环路，终于红旗大街，总长3193.1m，（里程范围2+492.6～5+685.7），断面宽度19.5m；Ⅲ型标准断面为4舱断面，起于红旗大街，终于清水街，总长1284.3m（里程单位 5+685.7～6+970），断面宽度为15.9m。入廊管线包括110KV电力、220KV电力、通信、DN500给水、DN500～DN1000再生水、DN1400热力、D600～1200污水以及DN300燃气。

本段设计管廊全长1.775km，施工里程为K5+200～K6+975。（友谊大街～红旗大街街5舱、红旗大街～清水街4舱），廊体净宽度分为：15.9m、19.5m两个宽度。管廊位于规划道路北侧。K5+200～K5+685.7段为II型标准断面，包含分支口II型、投料口与进风井II型排风井II型、污水出廊节点，K5+685.7～K6+975.0段为Ⅲ型标准断面，包含分支口Ⅲ型、投料口与进风井Ⅲ型、排风井Ⅲ型、热力舱检修车掉头节点、端头井等多种节点。综合管廊基坑深度为8m～11m，根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）和设计图纸等文件，基坑安全等级为II级，施工按照安全等级II级进行监测。

二、施工监测技术应用

（一）监测目的

基坑开挖过程中，产生大面积的临空面，使得围护结构桩体在背土侧水土压力的作用下必然要向临空面移动（基坑内侧）。同时，受土体卸载、桩侧摩擦力变化等因素影响，围护结构桩也易发生竖向变形。围护结构桩顶部位置水平移位及沉降作为导致围护结构变形出现的主要因素，更是重点监测的环节。

（二）测点埋设及要求

针对基坑围护结构桩顶端出现水平位移现象之后，需要对其位移情况进行测量，采用层次布网方式，根据控制点形成控制网，通过把观测点和所测量控制点结合之后形成扩展网。对于观测精度要求较高的截段，控制点宜采用有强制对中装置的观测墩，其对中误差不应超过0.1mm。从控制点角度来说，应该具备便于保存和加密等特点，相邻点之间能够充分连接，并具有良好的通视效果，不会受到折光等因素影响。在进行布网过程中，严格按照相关工程标准进行，并结合工程需求，根据各个截断情况，适当地分布加密导线点，做好对应的核查工作。

1.基准点布置

首先，基准点是作为监测工作顺利开展的基础，需要设定在施工基坑挖设深度3倍左右的平稳地带。其次，基准点分布需要满足精准及合理要求，能够对工程各个测点进行观测。最后，各个独立测区基准点数量不得低于3个，从而确保满足监测要求。

2.水平位移与沉降监测点布置

在进行水平位移与沉降监测点设置过程中，应该设定在基坑圈梁或者围护结构桩较为固定的地方，保证设定的便利性，不会造成损坏。同时，具体展现出基坑维护结构桩顶部水平位移情况，在施工过程中需要结合实际情况加以调整。通常情况下，监测点主要采用埋设预埋预制件方式，预制件制作要求在于选择钢质材料，长度为35cm左右，直径为20mm左右，预埋件顶部可制作成棱镜连接杆形式便于插入棱镜，同时也可作为沉降测量观测点。

3.监测点埋设

在进行监测点埋设过程中，应该严格按照施工方案要求进行设定，之后在该位置钻孔处理，钻孔深度应该控制在23cm左右，在孔内部埋设钢制预制件以后，进行混凝土浇筑，提升预制件固定性，并建立混凝土保护墩。水平位移监测点示意图见图1：

图1 水平位移监测点示意图

（三）水平位移量测

在进行围护桩顶端水平位移情况进行观测时，可以采用极坐标法、小角法等方式。监测点水平位移观测一般是结合工程实际情况，应用1秒级全站仪借助极坐标法进行监测。在完成水平位移监测控制点选择工作之后，应该设定全站仪，精准校对，后视其他水平位移监测控制点，测定监测点和检测基准点之间的间距，核算出各个监测点坐标。通过数值对比，明确监测点向基坑内测变形情况。

（四）沉降量测

在进行城市地下综合管廊施工过程中，为了防止出现地下沉降现象，需要做好沉降量测量工作，也就是对地下工程拱顶围岩沉降绝对值的测量。它是控制围岩稳定状态和保证安全施工的重要指标，在浅埋隧道和水平或近水平岩层巷道中显得尤为重要。在沉降量测量过程中，一般采用在隧道顶部悬吊钢尺，用精密水准仪以水平测量的方式进行测量，也可用收敛计量测方法近似测量。

（五）桩体测斜埋设及量测

1.捆绑埋设

采用直接捆绑等方式把测斜管安装在围护结构桩钢筋笼中，在钢筋笼中注入适量的混凝土。测斜管和支护结构钢筋笼采用绑扎埋设方式，绑扎之间距离不得超过1m，测斜管和钢筋笼平稳固定，从而避免在混凝土浇筑过程中，发生测斜管和钢筋笼脱落现象。在进行桩体测斜埋设测量过程中，需要保证管底与钢筋笼底部持平或略低于钢筋笼底部，顶部达到地面，并且测斜管与围护结构的钢筋笼绑扎埋设，绑扎间距不宜大于1.5m。

2.钻孔埋设

在进行钻孔埋设过程中，需要在围护桩上钻孔，钻孔直径应该超出测斜管直径，通常测斜管直径是Φ76，钻孔内部直径应该是Φ110，钻孔深度通常需要超过结构体5m最合宜，硬质基底取最小值，软质地基取最大值。

3.测斜量测

在施工过程中，通过精密测斜仪多次量测并记录每0.5m桩体的位移变化。然后经过内业数据处理比对，实时掌握深基坑的动态。

（六）周边地表沉降

地表沉降监测点标志通常应用窖井测点方式，采用人工挖设或者钻孔加以埋设，需要穿过路面结构层。测点安装保护装置，孔径不可低于120mm。道路以及地表沉降监测点埋设需要保持平衡，避免因为高低不平而给车辆带来影响，做好标识，便于保存。

地表沉降监测端面测点需要根据施工设计图纸要求进行测定，并参考工程实际状况，在施工影响范畴内的地表中进行布置，一般在每个监测断面上布设4个测点，基坑单侧布设2个测点，基坑周边地表沉降监测点布设示意图见图2：

图2 基坑周边地表沉降监测点布设示意图（单位：mm)

在进行地表沉降监测过程中，观测主要应用闭合水准路线方式进行单程观测，并应用附合水准路线方式实现往返观测，取两次观测的平均值。首先，利用水准仪或者水准尺等设备，在工程项目施工之前及结束以后进行监测，项目施工过程中也要做好定期核查工作，保证设备处于理想的运行状态。其次，观测过程中应该做到三固定，也就是人员固定、设备固定及测站固定。此外，在进行观测之前，需要对水准仪各项控制参数进行核查，保证满足观测标准。在无气浪的情况下，开展观测工作。在完成闭合或者附合路线测量工作的情况下，需要注重闭合或者附合差，确保满足施工标准之后完成测量，反之需要找出偏差因素重新检测。

（七）建（构）筑物沉降

在进行城市地下综合管廊施工过程中，如果操作不当，将会引发周围建筑沉降或者倾斜现象。要想对工程施工造成的周围建筑沉降及倾斜状况全面掌握，应该根据实际情况，对建筑安全性及采用保护设施安全性进行评估。建筑沉降观测往往和地表沉降水准监测网一同应用，把建筑物沉降监测点融合其中，形成闭合线路或者附合线路。建筑物沉降基准点及工作基点都可以和地表沉降水准监测网基准点及工作基点一同应用，分布标准需要根据地表沉降观测要求进行。在进行建筑物沉降观测过程中，可以应用几何水准测量方式，在精密水准仪的作用下进行观测。

（八）支撑内力

支撑内力测点部分往往受到平面、立面及端面等因素影响。其中，平面也就是相同标高、相同道支撑内量测杆件的选择，在原则上需要根据支护施工方案核算出各个支撑内力结果，选择内力比较高的杆件，并做好追踪监测工作。在缺少相关数据的情况下，可以选择平面净跨比较高的支撑杆件当作观测点。立面主要指不同标高处支撑测量方式。因为基坑挖设情况和各道支撑轴力存在差异，所以需要对相同断面上的支撑进行监测。在各个支撑上测点分布在相同平面情况下，则由支撑内力随着时间的改变利用时态曲线图评估各个支撑受力情况，掌握水平支撑受力规律，加以科学引导，保证后续施工工作顺利开展。在支撑内力观测时，可以借助各种规格的轴力计，应用频率读数仪进行读数，并记录温度。