浅谈城市地铁车站基坑监测施工技术

四川师范大学附属中学 四川 成都 610066

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0 前言

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。

1 工程概况

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。

2 监测内容及频率

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。

3 主要监测方法与技术

3.1 桩顶水平位移监测

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。

3.1.1 监测测量控制点的布设

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。

3.1.2 水平位移监测点的布设

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。

图1 水平位移监测点布置图

3.2 围护结构侧向位移、土体侧向位移监测

3.2.1 围护结构侧向位移监测孔布置

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。

3.2.2 测斜管的埋设方法

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。

3.2.3 土体侧向位移监测

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。

3.3 支撑轴力监测

3.3.1 应变计的布设

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。

图2 车站基坑支撑轴力量测应变计埋设示意图

3.3.2 轴力的监测

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。

3.4 围护结构桩顶沉降监测

3.4.1 基准点位置的选择

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。

3.4.2 监测点的布设

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。

3.4.3 沉降点观测

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：

表1 沉降观测点允许限差

3.5 周边建（构）筑物倾斜监测

3.5.1 监测点布设

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。

3.5.2 倾斜监测的监测方法

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。

3.6 地下水位监测

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。

4 监测数据处理

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。

5 总结

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。