毛玉平

南昌軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司 江西南昌 330072

1 項(xiàng)目概況

市民中心站為雙層側(cè)式站，開(kāi)發(fā)建設(shè)市民中心工程項(xiàng)目基坑?xùn)|側(cè)為已投入運(yùn)營(yíng)的地鐵2號(hào)線市民中心站及市-鷹區(qū)間隧道部分區(qū)段，車站整體距離基坑較近。車站3、4號(hào)口通道外墻距基坑邊線最近距離約為3米，車站距基坑邊線最遠(yuǎn)距離約為26米，平均距離約15米；地鐵2號(hào)線下行線區(qū)間矩形隧道結(jié)構(gòu)距基坑邊線最近距離約38米。據(jù)周邊場(chǎng)地勘察顯示在豐水期，在局部裂隙發(fā)育地段可能存在地下水。據(jù)勘察設(shè)計(jì)研究院鉆孔抽水試驗(yàn)資料，該層滲透系數(shù)最大可達(dá)5.087m/d，滲透等級(jí)屬中等透水性。一般滲透系數(shù)3.84×10-3m/d左右，滲透等級(jí)屬微透水性。

2 項(xiàng)目監(jiān)測(cè)的必要性

2.1 地鐵影響等級(jí)分析

根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》CJJ/T202,明挖法外部作業(yè)的工程影響分區(qū)、接近程度及外部作業(yè)影響等級(jí)劃分確定：

（1）明挖、蓋挖法外部作業(yè)的工程影響分區(qū)：①?gòu)?qiáng)烈影響區(qū)（A），結(jié)構(gòu)正上方及外側(cè)0.7h范圍內(nèi)；②顯著影響區(qū)（B），結(jié)構(gòu)外側(cè)0.7h-1.0h范圍；③一般影響區(qū)（C），結(jié)構(gòu)外側(cè)1.0h-2.0h范圍。h為基坑底板的開(kāi)挖深度，市民中心地塊基坑約10.5米。

（2）接近程度及外部作業(yè)影響等級(jí)劃分見(jiàn)表1、2。

表1 接近程度的判斷標(biāo)準(zhǔn)

表2 外部作業(yè)影響等級(jí)劃分

2.2 監(jiān)測(cè)的必要性

根據(jù)本項(xiàng)目基坑與地鐵結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，可判斷市民中心車站整體處于基坑施工強(qiáng)烈影響區(qū)區(qū)域內(nèi)（部分區(qū)域?yàn)橐话阌绊憛^(qū)）。同時(shí)按照影響分區(qū)和接近程度確定基坑施工對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的整體影響等級(jí)為：一級(jí)。根據(jù)《市軌道交通條例》、市地鐵保護(hù)相關(guān)規(guī)定及市民中心建設(shè)工程基坑設(shè)計(jì)要求，應(yīng)在外部基坑施工期間應(yīng)對(duì)地鐵2號(hào)線結(jié)構(gòu)實(shí)施監(jiān)測(cè)。

3 監(jiān)測(cè)范圍、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

根據(jù)基坑工程影響范圍確定地鐵保護(hù)監(jiān)測(cè)范圍為基坑所對(duì)應(yīng)地鐵市民中心站的軌行區(qū)、車站結(jié)構(gòu)、車站附屬設(shè)施結(jié)構(gòu)及部分區(qū)間隧道[1]。

為保證地鐵結(jié)構(gòu)的安全，在基坑施工的各個(gè)階段必須對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。項(xiàng)目主要有：①隧道道床沉降監(jiān)測(cè)，包含整個(gè)車站道床及部分區(qū)間隧道道床；②矩形隧道結(jié)構(gòu)變形縫差異沉降；③車站附屬結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)；④車站附屬結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)；⑤車站結(jié)構(gòu)裂縫巡查與監(jiān)測(cè)；⑥車站周邊地下水位監(jiān)測(cè)（基坑與地鐵車站間位置）。⑦基坑靠近地鐵側(cè)深層土體水平位移監(jiān)測(cè)。除以上監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，還應(yīng)對(duì)靠近地鐵側(cè)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移及沉降量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容由基坑監(jiān)測(cè)單位實(shí)施，收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并納入地鐵保護(hù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中綜合分析。

4 監(jiān)測(cè)預(yù)警

根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》CJJ/T202及以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的累計(jì)變形量預(yù)警值及報(bào)警值：①隧道道床沉降監(jiān)測(cè)，預(yù)警值4.2mm、報(bào)警值6.0mm；②矩形隧道結(jié)構(gòu)變形縫差異沉降，預(yù)警值2.1mm、報(bào)警值3.0mm；③車站附屬結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)，預(yù)警值3.5mm、報(bào)警值5.0mm；④車站附屬結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)，預(yù)警值3.5mm、報(bào)警值5.0mm；⑤車站周邊地下水位監(jiān)測(cè)，預(yù)警值700mm、報(bào)警值1000mm；⑥深層土體位移監(jiān)測(cè)，預(yù)警值14mm、報(bào)警值20mm。以上監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及警戒值需經(jīng)專家審查后確認(rèn)后執(zhí)行。

5 監(jiān)測(cè)工期及頻率

根據(jù)規(guī)范要求及相關(guān)監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，基坑開(kāi)挖施工前布設(shè)完成監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)及初始值測(cè)量，基坑工程開(kāi)始施工時(shí)進(jìn)行地鐵保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)，施工至±0.00后并跟蹤監(jiān)測(cè)至地鐵結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定后停止觀測(cè)。正常情況下地鐵結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)分為四個(gè)部分：基坑開(kāi)挖前階段、基坑開(kāi)挖階段、底板澆筑后階段、基坑回填后階段。各施工階段的監(jiān)測(cè)頻率安排如表3所示。

表3 地鐵保護(hù)區(qū)常態(tài)監(jiān)測(cè)頻率

若施工方工期延長(zhǎng)，則相應(yīng)的延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)間。當(dāng)出現(xiàn)下列異常情況，應(yīng)對(duì)相關(guān)項(xiàng)目提高監(jiān)測(cè)頻率：

（1）地鐵自身異常：①監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值；②監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化速率明顯較快，變形趨勢(shì)明顯；③地鐵結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象；④其他地鐵結(jié)構(gòu)異常情況。

（2）對(duì)應(yīng)區(qū)域基坑支護(hù)異常：①基坑支護(hù)樁發(fā)生明顯位移（位移量達(dá)到5mm，且有繼續(xù)位移趨勢(shì)）；②基坑內(nèi)出現(xiàn)明顯涌水涌砂現(xiàn)象；③基坑支護(hù)發(fā)生破壞；④地下水位變化較大；⑤其他對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)有影響的基坑異常情況；⑥深層土體位移超預(yù)警。

6 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)

對(duì)于主要影響區(qū)的地鐵站廳層（中板結(jié)構(gòu)）的監(jiān)測(cè)布點(diǎn)，在次要影響區(qū)的車站軌行區(qū)上行線及下行線道床中心布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在矩形隧道拼接縫兩側(cè)各1米道床中心位置分別布設(shè)差異沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)[2]。在地鐵車站結(jié)構(gòu)與基坑中間區(qū)域均勻布設(shè)地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)。布設(shè)原則：①變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)在變形體上能反映出變形特征的部位埋設(shè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)牢固并標(biāo)識(shí)清楚，易遭破壞部位的變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)加設(shè)保護(hù)裝置；②監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)美觀、實(shí)用、不易破壞且有利于監(jiān)測(cè)工作的實(shí)施。

7 監(jiān)測(cè)實(shí)施

7.1 沉降監(jiān)測(cè)

沉降監(jiān)測(cè)。本次監(jiān)測(cè)項(xiàng)目車站、區(qū)間隧道沉降監(jiān)測(cè)采用人工測(cè)量方法。根據(jù)本工程監(jiān)測(cè)要求及相關(guān)監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，沉降監(jiān)測(cè)等級(jí)精度定為II級(jí)，根據(jù)《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》（GB50308）規(guī)定，水準(zhǔn)測(cè)量沉降監(jiān)測(cè)主要技術(shù)指標(biāo)要求：高程中誤差±0.5（mm），相鄰點(diǎn)高差中誤差±0.3（mm），往返較差、附合或環(huán)線閉合差

采用帶有自動(dòng)記錄功能的、高精度電子水準(zhǔn)儀實(shí)施監(jiān)測(cè)。在水準(zhǔn)觀測(cè)時(shí)采用相同的觀測(cè)路線和觀測(cè)方法，使用同一儀器和設(shè)備，固定觀測(cè)人員，采用統(tǒng)一基準(zhǔn)處理數(shù)據(jù)。

為了提高監(jiān)測(cè)精度和可靠性，沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)以地下工作基點(diǎn)為起算點(diǎn)，在上行隧道區(qū)間、下行隧道區(qū)間各布置一條水準(zhǔn)線路，并在車站兩側(cè)分別布設(shè)結(jié)點(diǎn)，完成軌行區(qū)上下行線及站廳層水準(zhǔn)線路的連接，整體構(gòu)成閉合監(jiān)測(cè)網(wǎng)。沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)示意圖如圖1所示。

圖1 沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)示意圖

數(shù)據(jù)處理和分析：

（1）數(shù)據(jù)傳輸及平差計(jì)算。觀測(cè)記錄采用電子水準(zhǔn)儀隨機(jī)記錄程序進(jìn)行，觀測(cè)完成后形成原始電子觀測(cè)文件，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸處理軟件傳輸至計(jì)算機(jī)，并對(duì)各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。合格后，將工作基點(diǎn)與中間的監(jiān)測(cè)點(diǎn)共同組成閉合水準(zhǔn)路線網(wǎng)，經(jīng)驗(yàn)算各項(xiàng)閉合差滿足規(guī)范要求后，進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算。

（2）沉降數(shù)據(jù)分析。①監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形穩(wěn)定性分析：a.相鄰兩期監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形分析通過(guò)比較相鄰兩期的最大變形量與極限誤差（取兩倍中誤差）來(lái)進(jìn)行，當(dāng)變形量小于極限誤差時(shí)，可認(rèn)為該監(jiān)測(cè)點(diǎn)在這兩個(gè)周期內(nèi)沒(méi)有變形或變形不顯著；b.對(duì)多期變形監(jiān)測(cè)成果，當(dāng)相鄰周期變形量小，但多期呈現(xiàn)出明顯的變化趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)視為本期變形趨緩。②監(jiān)測(cè)點(diǎn)報(bào)警判斷分析：a.將階段變形速率及累計(jì)變形量與控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，如階段變形速率或累計(jì)變形值小于報(bào)警值，則為正常狀態(tài)，如階段變形速率或累計(jì)變形值大于報(bào)警值則為報(bào)警狀態(tài)；b.如數(shù)據(jù)顯示達(dá)到警戒標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)結(jié)合巡視信息，進(jìn)行綜合分析；c.分析確認(rèn)有異常情況時(shí)，及時(shí)通過(guò)口頭、電話或短信等快捷方式上報(bào)地鐵運(yùn)營(yíng)部門及工程建設(shè)單位，且24小時(shí)內(nèi)通過(guò)工作聯(lián)系單方式將正式成果報(bào)送工程建設(shè)單位。③監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果規(guī)律分析：a.通過(guò)繪制沉降監(jiān)測(cè)縱斷面圖，沉降歷時(shí)曲線圖對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律、影響范圍進(jìn)行變形趨勢(shì)分析；b.綜合工程建設(shè)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及地鐵安全評(píng)估報(bào)告進(jìn)行綜合分析。

7.2 水平位移監(jiān)測(cè)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范及以往監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目水平位移監(jiān)測(cè)等級(jí)為監(jiān)測(cè)II級(jí)，并根據(jù)《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》（GB50308）規(guī)定，水平位移監(jiān)測(cè)精度要求：變形點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差±3.0（mm），坐標(biāo)較差或兩次測(cè)量較差4（mm），主要測(cè)量方法為坐標(biāo)法（極坐標(biāo)法、交會(huì)法等），適用范圍為運(yùn)營(yíng)階段結(jié)構(gòu)、軌道和道床等監(jiān)測(cè)對(duì)象。

（1）位移監(jiān)測(cè)。水平位移監(jiān)測(cè)采用精密導(dǎo)線結(jié)合極坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)量。采用車站周邊地面4個(gè)平面基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)市民中心站3號(hào)、4號(hào)出入口構(gòu)成閉合導(dǎo)線，施測(cè)導(dǎo)線的同時(shí)采用極坐標(biāo)法測(cè)量各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

（2）基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量。按照項(xiàng)目要求，采用精密邊角導(dǎo)線方式進(jìn)行基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量，基準(zhǔn)網(wǎng)初始測(cè)量連續(xù)獨(dú)立觀測(cè)兩次，取兩次均值為水平位移監(jiān)測(cè)初始值。

7.3 地鐵裂縫、滲漏巡查

隧道以及車站的裂縫、滲漏監(jiān)測(cè)的具體步驟如下：①現(xiàn)場(chǎng)踏勘、記錄并觀測(cè)已有裂縫的分布位置，裂縫的走向、長(zhǎng)度和寬度；②對(duì)于新發(fā)生的裂縫及時(shí)觀測(cè)，分析裂縫形成的原因，判斷裂縫的發(fā)展趨勢(shì)；3、③定期對(duì)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的所有裂縫進(jìn)行巡視，對(duì)于新發(fā)現(xiàn)的裂縫，做好記錄，及時(shí)埋設(shè)觀測(cè)標(biāo)志進(jìn)行量測(cè)；④對(duì)于大于0.3mm，不發(fā)展的裂縫，上報(bào)進(jìn)行封閉；對(duì)于小于0.3mm的裂縫，進(jìn)行監(jiān)測(cè)⑤對(duì)于發(fā)現(xiàn)有滲漏的地方進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)量出滲漏面積和滲漏程度，并對(duì)滲漏做出分析。

對(duì)于地鐵裂縫和滲漏的監(jiān)測(cè)，做好裂縫標(biāo)識(shí)，記錄裂縫的位置、形態(tài)，用游標(biāo)卡尺或裂縫測(cè)寬儀測(cè)量并記錄裂縫的寬度，并保存各個(gè)時(shí)期的照片，隨時(shí)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)有擴(kuò)大趨勢(shì)時(shí)及早反應(yīng)并采取措施[3]。

7.4 地下水位測(cè)量

采用電測(cè)水位儀，儀器由探頭、電纜盤和接收儀組成。儀器的探頭沿水位管下放，當(dāng)碰到水時(shí)，上部的接收儀會(huì)發(fā)生蜂響，通過(guò)信號(hào)線的尺寸刻度，可直接測(cè)得地下水位距管口的距離。管口高程用精密水準(zhǔn)儀定期與基準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)。電測(cè)水位儀讀數(shù)精度為±1mm。

7.5 深層土體位移測(cè)量

首先必須設(shè)定好基準(zhǔn)點(diǎn)，圍護(hù)體變形觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)一般設(shè)在測(cè)斜管的底部。當(dāng)被測(cè)圍護(hù)體產(chǎn)生變形時(shí)，測(cè)斜管軸線產(chǎn)生撓曲，用測(cè)斜儀確定測(cè)斜管軸線各段的傾角，結(jié)合測(cè)斜探頭0.5m的固定長(zhǎng)度，便可計(jì)算出圍護(hù)體的水平位移。設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)為O點(diǎn)，坐標(biāo)為（X0，Y0），于是測(cè)斜管軸線各測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)由下列兩式確定：

式中i-測(cè)點(diǎn)序號(hào)，i=1，2……j；L-測(cè)斜儀標(biāo)距或測(cè)點(diǎn)間距（m）；f-測(cè)斜儀率定常數(shù)；-X方向第i段正、反測(cè)應(yīng)變讀數(shù)差之半；-Y方向第i段正、反測(cè)應(yīng)變讀數(shù)差之半；為消除量測(cè)裝置零漂移引起的誤差，每一測(cè)段兩個(gè)方向的傾角都應(yīng)進(jìn)行正、反兩次量測(cè)，即

7.6 外部基坑巡查

對(duì)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)施工的基坑進(jìn)行巡查，具體要求：①現(xiàn)場(chǎng)踏勘、記錄基坑工程的施工工況信息；②收集基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料，并結(jié)合地鐵保護(hù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析；③巡查地鐵側(cè)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有無(wú)傾斜、破損等明顯異常；④巡查基坑地鐵側(cè)有無(wú)明顯涌水涌砂現(xiàn)象；⑤對(duì)其它有影響風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)象進(jìn)行巡查記錄。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)制定合理的監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，掌握在項(xiàng)目施工過(guò)程中地鐵結(jié)構(gòu)的變化，為建設(shè)方及管理方提供及時(shí)可靠的數(shù)據(jù)和信息，評(píng)定項(xiàng)目施工對(duì)既有地鐵運(yùn)營(yíng)線路結(jié)構(gòu)的影響，為及時(shí)判斷既有線路的結(jié)構(gòu)安全提供依據(jù)，對(duì)可能發(fā)生的事故提供及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，使有關(guān)各方有時(shí)間做出反應(yīng)，保障地鐵結(jié)構(gòu)安全。