自进入21世纪以来, 随着城市化进程的不断加剧以及交通拥堵状况不断升级, 我国很多城市, 尤其是省会城市, 纷纷开始修建地铁。在城市地铁施工中, 地铁车站多采用明挖基坑、分层浇筑混凝土的形式, 而由于地铁基坑深度较大, 地下水位较浅, 距建筑物极近, 地质状况差等原因, 极易发生滑坡、垮塌、周边建筑物倾斜甚至倒塌等灾难性事故。在此情况下, 基坑监测的实施和管理, 为施工提供预警与指导, 就显得异常重要。
成都地铁4号线玉双路站位于一环路东三段与双桥路交叉口东南侧, 为地下二层双柱12m岛式站台车站, 车站总长184.9m。采用明挖法+局部盖挖法施工, 车站主体基坑深度约17.5～25.48m, 宽25～40m。玉双路及车站所处交叉路口一环路是成都市交通主干道, 交通十分繁忙。站内管线密集, 自地表到地下6.7m范围内污水管、雨水管、电力方沟、高压燃气钢管、给水管纵横交错。
该车站主要的监测内容包括基坑围护结构桩顶水平位移、围护结构侧向变形、基坑土体侧向变形、砼支撑与钢支撑轴力、基坑周边地表沉降、周边建 (构) 筑物倾斜、地下水位监测。
基坑变形监测频率在开挖期间最大, 为一天一次, 当基坑变形较大、支撑轴力增加较多时增加为一天两次或实时跟踪监测。
在项目控制测量的基础上, 在基坑边选取2处相对稳定点作为监测测量控制点, 同时可以在项目上已经使用的测量控制网中离基坑较远处选取2点作为基准点, 通过基准点来验证控制点的稳定性与可靠度。在实施基坑监测时, 每次要通过基准点来校核控制点的准确度, 再在测量控制点上设站, 进行其他位移点的观测。
监测测量控制点 (工作基点) 的布设要稳定可靠、不易破坏, 一般需设置固定测量观测墩, 在基坑的拐角处, 在支护桩冠梁上建立观测墩。首先在冠梁上钻孔, 孔深10cm, 在孔内布置Φ25mm钢筋, 并浇筑砼, 观测墩尺寸:长25cm、宽25cm、高120cm, 观测墩顶部埋设强制对中螺栓, 同时设置仪器整平钢板, 应在对中螺栓顶部刻画十字丝, 在观测墩的中间增加环向加强钢筋, 每个观测墩对应布置一个钢盖板, 在不使用时应将盖板盖上, 以保护测点。
水平位移监测点的布设按监测技术要求进行布置, 基坑周边中部、阳角处、间距15～20m, 实施过程中根据设计图纸结合现场布置情况灵活调整。
在基坑围护结构冠梁上布置监测点, 同样采取埋设观测墩的办法, 但需要注意按照设计图纸布设、控制间距, 同时需要注意不要布置在施工搭接缝上。
在现场监测过程中, 为减少测量误差, 缩短设备的架设、对中时间, 提高工作效率, 采用的方法为:根据采用的反射棱镜, 定制如下图所示的对中螺栓代替普通的棱镜对中螺栓, 该螺栓的顶部加工成半球形, 并刻十字丝, 可直接把棱镜套在该螺栓上, 并可自由转动棱镜。
在基坑长边中点、基坑四处阳角及有拐点的部位, 横向、纵向间距20～50m。
土体测斜管采用钻孔埋设, 围护结构测斜管采用与围护桩钢筋笼一起绑扎埋设。
测斜采用测斜管, 测斜管应在监测前至少5d安装完毕, 在3～5d内重复测量, 测回数量不应少于3次, 判明测斜管均能准确反映基坑变形情况后, 进行监测, 测斜管监测步骤如下:
⑴首先用特制预通器 (模拟探头) 验证测斜管的导槽, 判断是否卡槽;
⑵打开测斜仪测读器, 将测头导轮顺着开槽伸入测斜管, 缓慢放置测绳至管底, 等待30s, 待测斜仪探头与测斜管内温度一致时测度数据, 由管底自下而上慢慢抽取测绳, 每隔0.5m按一次记录数据。第一次测读完毕后, 将测头放入另一对卡槽, 再测一次, 要注意测点深度要与第一次相同。
车站两端直撑段每个断面设置3道轴力监测。在被测支撑施工结束后, 在支撑钢管的上下方各安装一支表面应变计。这样既能测轴力, 而且从上下方能测应力是否相等判断钢管支撑的压杆稳定性。测点具体布置图见图2。
⑴在钢支撑预加轴力之前, 进行初始测量取初值;测试2～3次, 取平均值, 作为计算初值。
⑵在安装钢支撑、拆撑、换撑及基坑周边承载力急剧变化时刻和恶劣天气 (如暴雨) 情况下, 加强支撑轴力监测, 实时进行数据采集, 分析其变化规律, 及时发现隐患。
一般而言, 测量控制网中选取的基准点要在基坑3倍开挖深度以外选取, 选址应稳定、无干扰、测量视线通透。
围护结构桩顶沉降监测点布设:边长大于20m的按间距20m布置, 小于20m的布置1点即可, 在基坑阳角部位增设1点。
地表竖向位移 (沉降) 监测点布设:沿基坑法线方向, 在预估基坑开挖影响范围的地表、路面布设竖向位移监测点, 同理, 边长大于20m的按间距20m布置, 小于20m的布置1点即可, 在基坑阳角部位增设1点。每个断面布设数量不少于5个。
建 (构) 筑物竖向位移观测点:埋设在建 (构) 筑物立柱、墙体拐点上, 在同一建筑物上, 两竖向位移测点间距应小于20m, 原则上每座建筑物在3点以上。
根据各控制点高程数据, 采用闭合线路或附合线路方法进行测量, 严格遵守测量规范要求的频次与仪器精度施行。要注意减小测量的偶然误差, 单次的测量线路、人员、仪器、时间尽量一致, 原始观测记录应精确至0.01mm, 计算结果则精确值0.1mm即可满足要求。沉降观测点的精度应满足表1要求:
监测点布设建筑物角点、变形缝两侧的承重柱或墙上, 且每边不少于3处。
采用高精度全站仪, 测角精度为2", 在同一建筑物竖向上下两点进行观测, 以两个测点的三维坐标作为测量基础数据, 通过计算软件计算两点位置变化情况。测量标志可以参考山岭隧道中监控量测所用的反射片, 但要注意反光效果。
地下水位监测相对简单, 可采用常用的SWJ-90型水位计, 其观测精度一般为0.5cm, 每次观测时通过一起接触水面时所发出的“滴滴”声作为信号, 记录测尺深度, 再通过换算计算水位深度与绝对标高。
由施工单位自行监测的项目, 应成立专门的监控量测小组对监测数据进行分析;委托第三方监测的项目, 应设立专职监测人员对委外监测单位的数据进行审阅, 并定期对其数据进行复核, 确保委外单位监测数据真实有效。
监测数据一旦发现异常或超过报警值时, 应立即停止施工, 组织人员撤离现场, 分析原因, 上报监理、业主及上级主管单位, 待查明原因并采取有效措施后方可进行施工。
为真正实现信息化监测, 及时、准确地反馈监测结果, 采用信息化手段, 数据可以直接上传至电脑与手机, 保证监测数据处理的及时性及准确性, 同时利用系统平台进行监测信息的网络发布, 监测数据处理与成果反馈同步进行, 该系统为基于Internet平台开发的网络版监测管理软件, 其数据存储于服务器的数据库中, 授权的监管用户本地或远程登陆系统后, 即可对各工点的监测数据实时进行查询。
成都地铁4号线玉双路站自开工以来, 由于监测工作及时到位, 基坑施工未出现任何事故, 危险的先兆往往能在第一时间得到控制, 充分说明该站基坑监测工作的实施与管理是成功的, 同时, 也为地铁监测工作提供了一种比较成熟的模式。
摘要：以成都地铁4号线玉双路站基坑施工为例, 介绍基坑围护结构桩顶水平位移、围护结构侧向变形、基坑土体侧向变形、砼支撑与钢支撑轴力、基坑周边地表沉降、周边建 (构) 筑物倾斜、地下水位监测技术, 给出了基坑监测预警、报警、应急响应等应急反应流程与预测方法, 为类似工程提供参考。
关键词：城市地铁,车站,基坑,监测,施工技术
[1] GB 50497-2009.建筑基坑工程检测技术规程北京:中国计划出版社, 2009.
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