轨道交通车站主体工程的基坑监测技术

｜《中国高新科技》杂志2020年第24期
｜作者/苏应麟 （广州地铁集团有限公司）

1.工程概况

某车站工程建设过程中，基坑支护为地下连续墙和内支撑相结合的方式，设1200mm厚的地下连续墙，构成主体围护结构。基坑竖向设5道支撑，通过明挖法组织基坑开挖作业，标准宽35.1m，总长289.0m。

2.基准点及工作基点设置

2.1平面控制基准点的布设
按以下方法合理布设平面控制基准点：①相邻点应具有较好的通视效果，以便给控制点间的校核提供良好条件；②控制点应设置在稳定性较好的区域，以免在基坑施工期间发生点位偏移现象；③平面控制点的数量应达到3个或更多，彼此间相互校核，确保控制点的准确性。

经现场勘察后取J153、J154、J155、J156这4个平面控制基准点，并布设4个工作基点，C1点位于竖井基坑边，C2、C3及C4点位于车站基坑边，平面情况如图1所示。两类点的埋设方式具有一致性，首先利用水钻在地面钻孔，向其中埋入标识并灌注混凝土，加强对墩台的防护，在四周设置防护围栏。以基准点的稳定情况为基本依据合理调整控制周期，根据项目现场的实际情况，采取每月复测一次、每周联测一次的方式，为二等导线水平位移基准网复测标准。

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图1 平面基准点布点示意图

2.2高程控制基准点的布设
综合考虑施工现场及周边环境，在高程基准点布设时应注意如下几点：①点位所在处应易于观测；②点位具有良好的稳定性，以土质坚实区域较为合适；③加强对埋深的控制，应达到1.0m或根据实际情况适当增加；④基坑周边的基准点数量达到3个或更多，以便基准点之间能够相互校核。

3.基坑监测技术

3.1墙体变形
3.1.1测斜管的埋设
（1）测管连接。测斜管由若干个2m长的节段拼接而成，检查内外槽口的对齐情况。相邻管节连接时应提前在测斜管外侧涂抹PVC胶水，再将测斜管插入接头，设置自攻螺丝，保证结构与测斜管稳定连接。胶水的用量应控制得当，否则在内槽口结硬后将对测试精度带来不良影响。自攻螺丝不可过长且需要避开内槽口。
（2）接头防水。接头两端应绑扎防水胶布，确保连接区域的严密性，以免水泥浆从该处渗入测斜管。
（3）测管固定。通过绑扎的方式将测斜管稳定连接在钢筋笼上，考虑到泥浆存在较大浮力，必须将测斜管绑扎牢固，确保在混凝土浇筑过程中测斜管维持稳定。
（4）端口保护。取测斜管上端口的位置并于该处套上钢管。关于外套管长度的控制，应保证管子插入混凝土的深度达到50cm（指的是凿除浮浆后的深度）。
（5）吊装下笼。根据要求将钢筋笼安装到位，向测斜管内注入足量清水，使管道内部处于饱满的状态，再封闭测斜管的上口，经绑扎后使钢筋笼和测斜管连接成整体并共同放入孔内。钢筋笼起吊需缓慢完成，由专员指挥，以避免磕碰现象。待钢筋笼下放至设计标高位置后检查内槽的位置，要求完全垂直于基坑边线。
（6）冠梁施工。此阶段极容易发生测斜管受损的现象，鉴于此，必须根据要求凿除地连墙上部混凝土，将冠梁钢筋绑扎牢固，安排专员检测测斜管并及时调整偏差，从源头上避免测斜管受损的情况。此外，充分考虑到冠梁的高度情况，以此为依据合理调整测斜管管口位置。在测斜管接长过程中需要检查两端内槽的对齐情况。

3.1.2测斜数据采集
（1）测头缓慢置入测斜管内，适度放松电缆以保证测头滑动至孔底，检测并对该处的深度进行标记。
（2）测头触底后应停留3min，使孔内温度达到相对稳定的状态。
（3）将测头提升至前期标记好的深度处并将其作为测读起点，随后每隔0.5m组织一次测量读数，每次测读时均要保证电缆能够对准标志并处于拉紧的状态，否则易降低读数的精确性，为工程质量分析提供错误的依据。经上述流程后将测头调转180°，按相同的方法再次下放测头并检测。完整记录各项测量数据集以作为分析的依据。

3.2土体侧向位移
（1）钻孔。以工程钻探机为施工设备，配置φ120mm的钻头，为保证管子能够安装至指定位置，在实际操作中应适当增加安装深度，即每10m多钻0.5m、每20m多钻1.0m，以此类推。
（2）清孔。钻头达到设计标高处后向下灌注清水，通过此方式稀释泥浆，使其逐步转变为清混水状态，此后方可提钻。
（3）调正方向。提钻后将测斜管安装到位，经检测后调正方向。去除孔口以上的测斜管外接头，以便完全观察到管内凹槽的具体情况，经调整后使管内的一对凹槽与测量面保持垂直，先提升管子再转动，对准后将管子压到位，至此完成方向的调整工作。经检查后若无误紧密盖上盖子，将该处的螺栓拧紧后进入后续的回填环节。
（4）孔内回填。在确保管子调正后即可组织回填作业，材料可选择中粗砂或细土，此类材料均可以从施工现场获取。回填期间应适度摇晃管子，减小填料间的空隙和提高填料的密实度，但不可出现快速回填的情况，否则易在管内某处形成空隙。回填完成后在随后的1~2d组织检查，若该阶段内填料存在下沉的情况，适当补充与前期施工相同的填料，并对管子周边采取防护措施，确保管子的稳定性。

3.3地下水位的监测
（1）测点埋设。地质钻钻孔，以水位可正常下降至设计位置处为前提合理控制孔深。测管可选择φ54mm的PVC管，对于设置在水位线以下至隔水层之间的部分应设置同直径的滤管，在其外部包裹滤布，粘贴胶带纸以便增强其稳定性。孔底处设置沉淀管且深度控制在0.5~1.0m，按照地连墙测斜管的埋设方法将此处的测管设置到位。
（2）数据采集及分析。基坑内外地下水的监测应借助电子水位计实现，该仪器配置不锈钢探头，内部设置了水阻接触点，测量过程中若该接触点触及水面将会及时接通接收系统，系统内置的蜂鸣器发出声响，监测人员及时掌握现场情况。电子水位计内部设置有绕线圆盘，检测时可以将绕线盘后的紧固螺丝拧松，使绕线盘保持自由转动的状态，再按下电源，将探头向孔内下放，探头触碰到水面后水位计感知该情况并由蜂鸣器发出声响，此时检测人员可读出钢尺电缆在管口处的深度值，将管口处的标高减去该值便求得观测孔的实际水位。

3.4地表沉降
遇松软土质时应在现场开挖深度为60~100cm的圆孔，向其中置入φ16~φ25mm的钢筋，经填充后使钢筋维持稳定，要求外露部分达到1cm。城市沥青混凝土路面工程中，可利用洗孔机深度清理路面硬质层，期间掏出土体上半部分，向其中置入长约150cm的φ16mm钢筋，调整钢筋的位置，保证其与行车地面的间距约为5cm，在此基础上方可向钢筋与行车路面间填筑水泥砂浆，为避免该部分砂浆与行车路面出现黏结的情况，可设置牛皮纸以达到隔离的效果，使得钢筋能够与下部土体稳定连接，但与上部路面保持相互分离的状态。浇筑期间及时检查钢筋外露量，以1cm左右较为合适。沉降测点的埋设如图2所示。

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图2 沉降测点埋设示意图

4.结语
地铁车站是城市轨道交通建设领域的重点内容，其中基坑开挖环节的干扰因素较多，施工难度较大，为保证施工质量和施工安全必须做好基坑监测工作，掌握基坑的实际变化情况，再及时采取有效的处理措施。本文提出基坑监测的相关技术要点，希望可为类似工程提供参考，提高地铁车站工程建设领域的基坑监测工作水平。

作者：苏应麟 （广州地铁集团有限公司）
本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第24期
来源：中国高新科技期刊社