徐州市轨道交通新台子河站施工监测与数据分析

刘刘

摘要：在基坑施工中，现场施工的工作状况往往与设计工作状况有所不同，有时差距明显。基坑工程的设计预测和预估只能在正常施工条件下描述变形规律、围护结构和相邻环境的受力范围。由于差异的存在和不确定性，有必要在开挖和支护施工基坑期间进行严格的定期监测工作，确保项目顺利进行。通过监测基坑周围的地表沉降、控制网稳定性等工作数据分析比较，决定是否采取措施保护，严格控制在有效范围内。建立预警机制，避免结构性和环境安全事故造成的施工费用增加，对类似项目的信息积累有所帮助。

关键词：深基坑;控制网分析;地表沉降

Abstract： In the construction of foundation pits， the working conditions of on-site construction are often different from the design working conditions， sometimes the gap is obvious. The design prediction and estimation of foundation pit engineering can only describe the deformation law， the force range of the surrounding structure and the adjacent environment under normal construction conditions. Due to differences and uncertainties， it is necessary to conduct strict regular monitoring during the excavation and support of the foundation pit to ensure the smooth progress of the project. Through the analysis and comparison of work data such as monitoring the ground settlement around the foundation pit and the stability of the control network， it is decided whether to take measures to protect and strictly control it within the effective range. The establishment of an early warning mechanism to avoid the increase in construction costs caused by structural and environmental safety accidents is helpful to the accumulation of information on similar projects.

1  新台子河站工程概况

徐州市轨道交通2号线新台子河站位于新台子河路与华润路交叉口，车站位于华润路西侧，地势较为平坦。周邊都是旧建筑，拆迁完毕后场地条件简单，对交通影响较小。

车站为地下两层岛式站台，车站顶部埋深2.5m，车站的总长度是340m，标准段宽19.5m，基坑深约16m，盾构端头宽24m，坑深约18.4m。有效站台宽度为11m有效站台长度为118m。车站的北端按要求为交叉渡线，车站的南端按要求为单渡线。该站设置3个出入口、4组风亭和2个消防出入口，其中3号为顶管过街出入口。车站北端预留远期盾构始发条件、南端设盾构始发井接丁万河站。

车站采用明挖法施工，主体围护结构形式采用钻孔灌注柱+止水帷幕的形式。除3号出入口外，其他出入口均采用工法桩+内支撑，3号出入口过街段采用顶管施工、道路两侧段采用钻孔桩+内支撑施工。

1.1 工程水文地质情况

根据区域水文地质资料、现场调查，场地水文地质条件一般。本车站施工范围内未见地表水体，但场地东北侧约200m处为新台子河。地下水类型分为填土中的上层滞水、第四系土层中的孔隙水及基岩裂隙水。

根据本次勘察揭露，场区第四系地下水埋深约3.20～4.70m，水位标高约32.02～33.0m。由于裂隙发育不同，裂隙连通性相差较大，勘察期间未见岩溶裂隙水水位，部份钻孔漏水，漏水水位一般在13～40m。

1.2 监测内容及项目

新台子河站采用明挖法施工，基坑主体结构开挖深度约16.2～18.7m，施工区位于新台子河站与华润路交叉口，周边都是低矮的旧建筑，地下管线密集，周边将会给地铁施工带来一定影响。根据《建筑基坑支护技术规格》  （JGJ120-2012），工程主体明挖基坑风险等级为一级，周边环境风险最高等级为一级，根据《城市轨道交通工程监测技术规范》，工程监测等级为一级。

新台子河站基坑开挖深度为16～18m，根据现场情况设为0.7h内为主要影响区（12.6m内），0.7～3h（54m内）为次要影响区，根据基坑结构监测需求以及对周边环境的监测要求，本文从中选择地表沉降监测项目进行综合分析。

2  地表沉降监测分析

2.1 测点埋设

沿基坑纵向每15～25m设置基坑主测断面，平行于基坑布设4排，第一排监测点距基坑边缘1m，第二排距第一排5m，随后每隔10～15m布设一排，（根据现场情况布点）每个点位埋设一根0.8m长ф20的光圆钢筋，顶部略微隆起。埋设时在地面挖一直径13cm深0.6m的柱状孔。在孔中灌入砂浆插入钢筋。砂浆只能与周围土体固结在一起，但不能与地面砼硬化层粘结，之后标注点号。

2.2 监测方法及保护

①地表沉降的测量原理同水准测量。

由工作基点开始，线路按二等水准测量技术要求进行附合水准路线的往返观测、分段观测。

每测段往测与返测的测站数均为偶数，否则加入标尺零点差改正。所使用的仪器要固定、观测人员要固定、在观测过程选择的路线要固定、观测方向要固定。

②监测点保护。

1）测点布设尽量选择易保护的部位;

2）测点设置必要的保护设施;

3）测点设置明显标示。

2.3 监测数据分析

地表沉降观测依然采用的是几何水准测量方法，对于施测精度要求如表1。

水准尺误差影响，一般观测都是将两把因瓦水准尺同时观测，由于长时间使用会造成磨损，带来误差。为了更好地观测精度，严格采用每个监测点每次固定用尺，此外还要定期进行检查对比，确保观测用尺的准确可靠。

对于有些情况就比较特殊，例如：吊车或运渣车长时间碾压、模板或钢支撑过长时间放置都会导致地表沉降相比稍大一点但不会超出控制值。观测有可能会出现误差：①观测人员不小心碰撞观测仪器;②外界环境（雨雾、大风天气）;③水准尺损坏;④不规范的错误要规避等。出现上面几种情况必须解决后再重新观测保重数据的准确性。

数据平差我们采用的是天宝电子水准仪自带的平差软件更加方便及有效精度，避免出现错误;在基坑施工期间地表沉降监测周期是1次/天，也是保证基坑施工安全有效进行。

本文采用Excel回归分析法选取地表沉降DBC-11-06点的观测数据进行分析并进行预报，得到观测数据（表2、表3）及变化图（图2）。

可以看出DBC-11-06监测点在2017一月份沉降趋势相对稳定没有过大的波动，符合要求，也是说明基坑开挖阶段按照设计要求进行，也使施工安全得到保障;同时对比分析得到回归方程式Y=-0.6742x+0.637。

利用Excel回归分析得到的结果如表4～表6。

Multiple R：（复相关系数R）R2的平方根，用来表示自变量x与y之间的相关程度大小。表4中R=0.9表明它们之间的关系为高度正相关。

R Square：复测定系数，用来说明自变量解释因变量y变差的程度，以测定因变量y的拟合效果。表4中为0.8表明用自变量可解释因变量变差80%。

Adjusted R Square：调整后的复测定系数R2，该值是0.8说明自变量能说明因变量y的80%。

标准误差：用来衡量拟合程度的大小，表4值0.8，说明拟合程度很好。

Significance F：F显著性统计量的P值为0.002，小于显著性水平0.05，所以说该回归效果显著。

根據回归方程式可以得出下期预测值沉降量为1.92mm，而实测值为1.9mm，G差=G实-G预=0.02mm;8期预测值残差的中误差很小，得出趋势线公式Y=-8E-15x+5E-10，显现出沉降速率变化平稳;通过上述分析可以得出回归分析在变形数据处理方面是行之有效的。

3  结论

以徐州地铁二号线新台子河站的施工为例，进行了施工监测和监测数据的分析，得出了以下结论：

①通过对监测数据的分析，在基坑开挖初始阶段围护结构位移变化速率相对大一点，在基坑开挖到坑底以后，围护结构位移虽然仍有增大的趋势，但增大量很小。但总体来看都是在范围之内。

②地表沉降的最大位置发生在基坑西侧不是在基坑边，出现这种情况的原因是因为基坑西侧是规划车站候车厅经常有挖土机和运土机经过，所以出现比其他沉降点沉降速度大。

③通过对新台子河站地铁施工过程的分析，可以得出新台子河站的设计施工是安全的。本文的结论可以为徐州地铁施工以及超大深基坑和明挖法的地铁施工做参考。

参考文献：

[1]郑艳，麻凤海，金鑫.地铁车站深基坑施工中的变形监测研究[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2012，31（02）：149-154.

[2]张业勤，郭伟，庄其建.地铁施工过程地面沉降预测研究[J].现代物业（上旬刊），2015，14（07）：30-32.

[3]朱红坤.地铁地表沉降监测数据分析与交互处理[D].西安建筑科技大学，2010.

[4]余新梅.论述地铁车站深基坑施工中的变形监测[J].山西建筑，2013，39（11）：53-55.

[5]黄钟晖，杨磊.广西大学地铁车站深基坑变形监测数据分析[J].工程地质学报，2013，21（03）：459-463.

[6]崔建.地铁车站深基坑施工中的变形监测研究[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2016，25（02）：28-29.

[7]陈雪丰，杜年春.城市轨道交通土建施工第三方监测的实践[J].测绘信息与工程，2010，35（03）：31-33.