吳敏慧

（杭州市交通運(yùn)輸執(zhí)法大隊(duì)軌道大隊(duì)，浙江 杭州310004）

1 工程概況

杭州市城東某地塊項(xiàng)目基坑平面尺寸為265 m×130 m，項(xiàng)目地下3層，地上7層，局部11層，建筑高度50 m?；娱_(kāi)挖深度約12～15 m，采用800 mm厚地下連續(xù)墻加混凝土支撐的圍護(hù)形式。為了保護(hù)盾構(gòu)隧道的安全，基坑北側(cè)圍護(hù)全部采用地連墻結(jié)構(gòu)。并在東北角，于連續(xù)墻施工前打設(shè)三軸水泥攪拌樁槽壁加固。

該工程基坑臨近地鐵一側(cè)開(kāi)挖深度15 m，地下室外墻距離盾構(gòu)線(xiàn)外（1號(hào)線(xiàn)右線(xiàn)）邊沿最近處為16 m，與地鐵車(chē)站最近距離約13.1 m，與車(chē)站出入口最近距離約13.8 m。按照杭州市城市交通運(yùn)營(yíng)管理辦法，該項(xiàng)目位于地鐵車(chē)站與隧道結(jié)構(gòu)外邊線(xiàn)外側(cè)50 m內(nèi)為控制保護(hù)區(qū)內(nèi)。正對(duì)基坑相應(yīng)某運(yùn)營(yíng)地鐵A右線(xiàn)隧道的長(zhǎng)度約240 m，正對(duì)基坑相應(yīng)某擬開(kāi)通地鐵B右線(xiàn)隧道的長(zhǎng)度約118 m。臨近地鐵一段采用隔離樁將整個(gè)基坑分為I、II兩個(gè)區(qū)塊，根據(jù)施工工序安排，先開(kāi)挖I區(qū)塊，待施做至±0.0 m標(biāo)高，再開(kāi)挖II-1、II-2區(qū)塊，以減少對(duì)地鐵的影響。

目前臨近的地鐵A正常運(yùn)營(yíng)中，地鐵B車(chē)站及隧道內(nèi)正在進(jìn)行設(shè)備安裝、裝修施工，預(yù)計(jì)半年后具備通車(chē)條件。目前該基坑正在進(jìn)行地下連續(xù)墻及樁基施工，現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1所示。

圖1 基坑現(xiàn)場(chǎng)情況之實(shí)景

為確保地鐵運(yùn)營(yíng)的安全，必須對(duì)地鐵隧道進(jìn)行信息化監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為該項(xiàng)目基坑開(kāi)挖的信息化施工提供技術(shù)支持及可靠依據(jù)[1-3]。因此，其監(jiān)測(cè)方案研究，主要針對(duì)該項(xiàng)目施工期間，對(duì)地鐵保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的隧道、車(chē)站等進(jìn)行監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，以通過(guò)嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)，為地鐵的安全運(yùn)營(yíng)提供可靠的保障。

2 地質(zhì)條件概述

該工程基坑施工開(kāi)挖所涉及的地層有①層雜填土、②層黏質(zhì)粉土、③層砂質(zhì)粉土及⑤層砂質(zhì)粉土夾粉砂，各土層滲透能力較強(qiáng)，地下水位較高。

根據(jù)外業(yè)勘探和室內(nèi)土工試驗(yàn)成果、結(jié)合場(chǎng)地土成因類(lèi)型，在地表向下68.0 m勘探深度范圍內(nèi)巖土層可劃分為8個(gè)工程地質(zhì)層，細(xì)分為13個(gè)工程地質(zhì)亞層，現(xiàn)將各地基巖土層的特征自上而下分述如下：

①雜填土：雜色、灰褐色，松散，性質(zhì)不均，土性為黏質(zhì)粉土為主，含碎石、碎磚、石塊、混凝土基礎(chǔ)等建筑垃圾，局部含生活垃圾。層厚2～3 m。

②黏質(zhì)粉土（Q34）：灰色、灰黃色，很濕，稍密，含云母片和氧化鐵,局部為砂質(zhì)粉土。層厚約3 m。

③砂質(zhì)粉土（Q34）：灰色、灰黃色，濕，稍密～中密，含云母片及氧化鐵。層厚約5 m。

⑤砂質(zhì)粉土夾粉砂（Q24）：灰色，濕，中密，含云母片及氧化鐵，局部夾粉砂。層厚8～10 m。

⑥1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（Q14）：灰色，流塑，含云母片，夾薄層狀粉土，含腐植質(zhì)和未完全分解的植物殘骸。層厚12～14 m。

⑥2淤泥質(zhì)黏土（Q14）：灰色，流塑，含云母片，夾少量薄層狀粉土，含腐植質(zhì)和未完全分解的植物殘骸。層厚5～7 m。

⑧黏土（Q23）：灰色，軟塑，含腐植質(zhì)和少量貝殼碎片，夾少量薄層狀粉土，底部夾少量粉砂。層厚6～8 m。

孔隙潛水主要賦存于雜填土及黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土層中，勘察期間統(tǒng)一測(cè)得場(chǎng)地各勘探點(diǎn)的潛水含水層的地下水位一般埋深于地表下1.2～2.9 m左右，水位年變幅在1.0～2.0 m左右。該潛水水位升降主要受大氣降水、周邊河道等影響明顯，并隨季節(jié)性變化。

擬建場(chǎng)地承壓水含水層主要分布于圓礫層中，頂部埋深約38 m，隨季節(jié)變化，水位年變幅在1.0～2.0 m左右，對(duì)基坑開(kāi)挖有一定影響。下部基巖裂隙水主要賦存于強(qiáng)～中等風(fēng)化基巖裂隙層中，地下水連續(xù)性差，水量較貧乏，對(duì)工程樁基礎(chǔ)施工無(wú)影響。

3 監(jiān)測(cè)方案目的及關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 目的及意義

該項(xiàng)目基坑距離目前運(yùn)營(yíng)中的地鐵A隧道、車(chē)站及出入口均較近，由于地質(zhì)條件、荷載條件、施工條件的復(fù)雜性，很難從理論上完全預(yù)測(cè)出施工中可能出現(xiàn)的種種問(wèn)題，可能對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)造成不利變形，進(jìn)而影響運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路的安全。

為保證基坑施工期間地鐵的安全運(yùn)營(yíng)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)[4-5]。通過(guò)監(jiān)測(cè)工作的實(shí)施，掌握在該項(xiàng)目施工過(guò)程中既有地鐵工程結(jié)構(gòu)的變化，為建設(shè)方及地鐵相關(guān)方提供及時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)和信息，評(píng)定施工對(duì)既有地鐵工程結(jié)構(gòu)的影響，及時(shí)判斷既有地鐵工程的結(jié)構(gòu)安全，對(duì)可能發(fā)生的事故提供及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，也能為基坑施工工序的調(diào)整和優(yōu)化提供及時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，做到真正的信息化施工，避免惡性事故的發(fā)生[6]。

3.2 關(guān)鍵

（1）系統(tǒng)性：所設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，并形成有效四維空間，測(cè)試的數(shù)據(jù)相互能進(jìn)行校核。

（2）可靠性：設(shè)計(jì)中采用的監(jiān)測(cè)手段是已基本成熟的方法；在設(shè)計(jì)中對(duì)布設(shè)的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)。

（3）與施工設(shè)計(jì)相結(jié)合：對(duì)施工設(shè)計(jì)中使用的關(guān)鍵施工參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，達(dá)到進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

（4）關(guān)鍵部位優(yōu)先、兼顧全面：對(duì)敏感的區(qū)域加密測(cè)點(diǎn)數(shù)和項(xiàng)目，進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)；除關(guān)鍵部位優(yōu)先布設(shè)測(cè)點(diǎn)外，在系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上均勻布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

（5）經(jīng)濟(jì)合理：監(jiān)測(cè)方法的選擇，在安全、可靠的前提下結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)盡可能采用直觀、簡(jiǎn)單、有效的方法；監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，在確保全面、安全的前提下，合理利用監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間聯(lián)系，減少測(cè)點(diǎn)數(shù)量，提高工作效率，降低成本。

4 主要監(jiān)測(cè)方案研究

4.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目設(shè)置

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)及地鐵集團(tuán)相關(guān)要求，該工程主要設(shè)置以下監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：

（1）地鐵出入口沉降監(jiān)測(cè)：臨近基坑有兩座地鐵出入口，一座為已使用，一座為預(yù)留。與基坑最近距離約13.8 m，擬布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用人工監(jiān)測(cè)的方式測(cè)量其沉降變形。

（2）地鐵車(chē)站監(jiān)測(cè)：與基坑最近距離約13.1 m，擬在A號(hào)線(xiàn)右線(xiàn)、B號(hào)線(xiàn)入段線(xiàn)、4號(hào)線(xiàn)出段線(xiàn)、預(yù)留延伸段的道床布設(shè)沉降及位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距10 m，測(cè)量沉降及水平位移。其中：A號(hào)線(xiàn)右線(xiàn)布設(shè)小棱鏡測(cè)點(diǎn)，采取自動(dòng)化監(jiān)測(cè)；其余測(cè)段埋設(shè)小棱鏡與沉降釘，采取人工測(cè)量的方式分別監(jiān)測(cè)其水平位移與沉降。

（3）地鐵A號(hào)線(xiàn)右線(xiàn)、B號(hào)線(xiàn)入段線(xiàn)隧道：隧道邊線(xiàn)與基坑邊線(xiàn)最近距離約16 m，擬按5環(huán)間距布設(shè)沉降、位移、收斂監(jiān)測(cè)斷面；采用鉆孔的方式，將監(jiān)測(cè)小棱鏡埋設(shè)于隧道道床及管壁位置，布設(shè)詳情見(jiàn)圖2所示；使用全站儀進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

圖2 保護(hù)區(qū)連接口工程斷面棱鏡布置圖

（4）地鐵B號(hào)線(xiàn)出段線(xiàn)、A號(hào)線(xiàn)出段線(xiàn)、A號(hào)線(xiàn)左線(xiàn)隧道：與基坑最近距離分別為48.8 m、63.9 m、73 m，擬按10環(huán)間距，采用鉆孔埋設(shè)小棱鏡，以及沉降釘?shù)姆绞阶鳛槲灰萍俺两禍y(cè)點(diǎn)，并在隧道管壁左右兩側(cè)標(biāo)記收斂監(jiān)測(cè)斷面，分別測(cè)量其水平位移、沉降與水平收斂。以上三條隧道均采用人工監(jiān)測(cè)的方式測(cè)量。

（5）車(chē)站與隧道、出入口與車(chē)站主體的差異沉降：分別在車(chē)站與隧道、出入口與車(chē)站主體的分界處，布設(shè)差異沉降測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距小于1 m。

主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1所列。

表1 主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)表

4.2 監(jiān)測(cè)頻率

該工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目取三次穩(wěn)定的測(cè)值作為初始值，正常監(jiān)測(cè)頻率如表2所列。

表2 正常監(jiān)測(cè)頻率統(tǒng)計(jì)表

以上人工監(jiān)測(cè)頻率主要受地鐵運(yùn)營(yíng)施工限制，須滿(mǎn)足地鐵集團(tuán)相關(guān)要求。

出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，提高監(jiān)測(cè)頻率：（1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)報(bào)警值；（2）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化較大或者速率加快；（3）遇惡劣天氣，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)降雨、基坑及周邊大量積水；（4）盾構(gòu)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂。

5 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

為了檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)方案的效果，進(jìn)行了自動(dòng)監(jiān)測(cè)和人工復(fù)測(cè)結(jié)合。自動(dòng)監(jiān)測(cè)典型點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果如表3所列和圖3、圖4所示，可知各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)值變化正常，均在可控范圍之內(nèi)。

表3 典型點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果表

圖3 上行線(xiàn)水平位移沿里程分布曲線(xiàn)圖-累計(jì)變量

圖4 上行線(xiàn)道床沉降沿里程分布曲線(xiàn)圖-累計(jì)變量

人工復(fù)測(cè)情況：2017年8月30日對(duì)車(chē)站及區(qū)間上行線(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)范圍進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)，并與當(dāng)天儀器自動(dòng)化數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，具體數(shù)據(jù)如下。

（1）沉降監(jiān)測(cè)復(fù)核（見(jiàn)表4），從表4可以看出，自動(dòng)化和人工監(jiān)測(cè)成果基本吻合。部分測(cè)點(diǎn)因與自動(dòng)化測(cè)點(diǎn)不同、方法不同且有測(cè)量誤差，和人工差異約有±1.6 mm.

表4 沉降復(fù)核情況一覽表

（2）收斂監(jiān)測(cè)復(fù)核（見(jiàn)表5），從表5可以看出，自動(dòng)化和人工監(jiān)測(cè)成果基本吻合。部分測(cè)點(diǎn)因與自動(dòng)化測(cè)點(diǎn)不同、方法不同且有測(cè)量誤差，和人工差異約有±0.8 mm的誤差。

表5 收斂復(fù)核情況一覽表

根據(jù)人工復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)表明，上行線(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)成果和人工監(jiān)測(cè)成果基本一致，兩者累計(jì)變化量最大差值約±1.6 mm，自動(dòng)化數(shù)據(jù)真實(shí)可信。

根據(jù)城市軌道交通工程策略規(guī)范及其他城市地鐵隧道監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)變形控制值可參考表6所列。實(shí)際情況表明該監(jiān)測(cè)方案監(jiān)測(cè)值均在小于控制值的70%，有效地保障了地鐵運(yùn)營(yíng)的安全，取得了預(yù)期的效果。

表6 變形控制值一覽表

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)近鄰地鐵基坑復(fù)雜施工條件下的監(jiān)測(cè)重難點(diǎn)，本文提出了一套自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與人工復(fù)核相結(jié)合的監(jiān)測(cè)方案，互相校核。實(shí)踐表明滿(mǎn)足變形控制標(biāo)準(zhǔn)，有效地確保了地鐵運(yùn)營(yíng)的安全。其成果希望能給其他類(lèi)似工程施工監(jiān)測(cè)提供一定的經(jīng)驗(yàn)和有益的參考。