铁路客站深基坑监测施工工法研究

徐冠玉 陈钰博 尹兴龙

（中铁建工集团有限公司，北京 100160）

1 工程概况

土建1标基坑为大型基坑群，面积8万余平方米，最大开挖深度35.4m。基坑支护结构复杂；地质条件差、岩溶发育；基坑周边存在铁路、道路以及居民楼，环境复杂；基坑施工风险较大。基坑监测是确保基坑施工安全的一道重要防线，若监测数据不准确、成果反馈不及时，可能造成基坑施工的安全隐患，且可能影响基坑施工的工期。同时本项目基坑规模大、监测工作量大、精度要求高，为保证基坑监测各项工作保质保量完成，需提供及时、科学的依据。项目根据本工程实际情况和监测特点，从合理选取监测项目、监测点、监测仪器、监测方法、监测频率等多个方面开展工作，规范工作方法、完善工作流程，保证了基坑工程的顺利开展。在此基础上，项目总结完善形成了铁路客站深基坑监测施工工法。

2 工艺流程及操作要点

2.1 监控测量工艺流程

图1为监控量测工艺流程图。

图1 监控量测工艺流程

2.2 监测方法

一是铁路客站深基坑监测方法必须要坚持安全的原则，确保监测方法的科学性、合理性和安全性。二是变形测量点主要有三种：基准点、工作基点和变形监测点。其中，变形测量点是监测深基坑变形体倾斜、沉降和水平位移的重要方法，用于判断结构稳定性和安全性。每个深基坑工程监测必需设置至少3个可靠稳固的基准点；工作基点要保证稳定性和便捷性，要选择视野良好、距离近的地方。三是监测仪器是保证监测准确性的重要基础。因此，监测仪器要符合监测精度准确、可靠、稳定、防水、抗干扰能力强等要求。并且要及时对监测仪器进行校准或检定。四是监测数据采集必须要做到手写记录，记录详细、工整、准确。使用信息化监测，必须要对监测数据进行备份。五是监测数据处理要及时，并对现场监测数据进行核查，出现异常要及时分析并复测。六是监测数据评价要结合监测项目的安全条件、自然环境条件、工况及项目数据等多种因素，要能反映出基坑施工各个阶段的变化等。

2.3 监测频率

监测频率要综合考虑深基坑的支护、施工工况、周边环境、自然条件等因素的变化和当地经验确定。现场仪器监测的监测频率见表1所示。

表1 现场仪器监测的监测频率

2.4 数据处理及分析

2.4.1 监测数据的分析与处理的工作原理

监测数据成果可利用监测平台软件进行数据处理。利用监测平台强大的数据、图表处理能力对采集的原始监测数据进行计算，并生成图表，再利用word处理相关图表，总结论述，整理成文字报告，并归档、上报。

2.4.2 监测数据的分析与处理

监测数据分析与处理是掌握深基坑状况的重要方法。因此，监测数据分析与处理要做到客观、科学和准确。主要注意以下几点：一是现场必须要直接将外业观测值和记事项目记录在观测记录表中；二是监测数据填写必须要使用正式的监测记录表格，对相应的工况、监测数据及数据变化之类的情况详细记录；三是现场出现监测数据异常时，必须要找出异常的原因，并要进行重新测量；四是监测数据分析不能只拘泥于数据分析，而是要综合监测项目的工况、环境等多种因素；五是要及时地将监测数据分析与处理形成报告，及时呈报；六是要做好监测数据的采集与加密监测。

2.4.3 量测数据散点图和曲线

深基坑监测要及时地做好现场监测数据处理，往往采用时间曲线图或者散点图制作。位移（u）—时间(t)关系曲线的时间横坐标下，应注明施工工序和开挖工作面距离量测断面的距离。将现场量测数据绘制成u—t时态曲线或散点图和空间关系曲线。

（1）当位移—时间关系趋于平缓时，进行数据处理和回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律；典型的动态回归曲线示意图如图2所示。

图2 动态回归曲线

采用的回归函数有：

U=Alg(1+t)+B

U=t/(A+Bt)

U=Ae-B/t

U=A(e-Bt-e-Bt0)

U=Alg[(B+t)/(B+t0)]

式中：U——变形值(或应力值)；

A、B——回归系数；

t、t0——测点的观测时间(d)。

（2）当位移—时间关系曲线出现反弯点时，表明地层和支护出现不稳定状态，必须密切监视地层动态，对支护进行加强。同时，要立即停止开挖，对支护进行加固处理。

（3）根据位移—时间关系曲线的形态来判断地层稳定性的标准岩体变形曲线，可将其分为三个区段：基本稳定区段、过渡区段和破坏区段（见图3）。其中基本稳定区段主要标志是变形速率不断下降，即du2/dt2＜0，为一次蠕变区，表示地层；过渡区段主要表示变形速率较长时间保持不变，即du2/dt2=0，为二次蠕变区，表示要发出警告，对施工程序进行调整，对支护进行加固；破坏区段表示变形速率逐渐增加，即du2/dt2＞0，为三次蠕变区，曲线出现反弯点，说明地层处于危险状态，必须立即停止施工，对支护进行加固。

图3 位移—时间曲线的形态

3 案例分析

白云站综合交通枢纽地铁预留土建工程及枢纽场站基坑工程位于新市街，京广线东侧、棠新路西侧，中间东西向横穿长盛国际，为五条地铁线换乘，其中东西方向两条地铁线、南北方向三条地铁线。

本项目基坑位于京广线以东、棠新路以西的地块内，该地目前主要为农田及荒地。其中12、24号线位于京广铁路东侧沿南北向设置，为盾构过站。基坑总平面积约82082.28m2，标准段基坑宽度54.7m，基坑深34.68m—35.18m。佛山8号线、新线东端头为盾构转场，基坑宽45.9m，基坑深约23.45m—24.56m。东广场基坑宽约107m，长505m，深约15.9m。基坑支护结构复杂；地质条件差、岩溶发育；基坑周边存在铁路、道路以及居民楼，周边环境复杂；场内交叉作业，以上不利因素对监测工作的顺利开展提出了较高要求。

本工法克服场地交叉施工影响、监测工作量大、精度要求高等困难，极大提高监测工作的效率、监测成果的准确性和信息反馈的及时性。采用铁路客站施工监测工法的现场作业，保证了基坑施工安全，优化了基坑板撑结构，简化了施工工序，缩短了工期，节约了项目成本，为同类基坑施工监测提供了有利的参考，具有一定的推广价值。