0 引言

軌道交通的發(fā)展緩解了城市的交通壓力，給人們的出行帶來(lái)了方便，同時(shí)，地鐵車(chē)站深基坑的開(kāi)挖會(huì)引起周邊路面和構(gòu)筑物的沉降、管線的移位，嚴(yán)重的還引起周邊路面塌陷、構(gòu)筑物傾斜和基坑坍塌，對(duì)周邊環(huán)境和施工安全造成很大的影響，因此施工監(jiān)控量測(cè)工作是確保地鐵基坑開(kāi)挖中周邊環(huán)境安全和施工安全的重要手段，通過(guò)施工監(jiān)測(cè)工作，提前了解基坑周邊環(huán)境變化和圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形受力情況，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，確保車(chē)站施工和周邊環(huán)境的安全。

我國(guó)在深基坑施工監(jiān)測(cè)方面積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，甘保柱對(duì)某地鐵車(chē)站深基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和周邊地表沉降規(guī)律進(jìn)行建模分析，并將數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果變化規(guī)律基本一致，可為類(lèi)似工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考；任城等人針對(duì)某地鐵風(fēng)井深基坑進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)分析，結(jié)果表明基坑開(kāi)挖引起的周邊沉降具有明顯的時(shí)空效應(yīng)，施工中需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并減少施工擾動(dòng)，確保施工安全；陳攀對(duì)某地鐵基坑開(kāi)展施工監(jiān)測(cè)變形研究，結(jié)果表明，軟土深基坑在開(kāi)挖過(guò)程中的地表沉降、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)支撐軸力呈現(xiàn)隨開(kāi)挖深度的增加而增加的變化規(guī)律，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的地表沉降和水平位移在空間上表現(xiàn)出長(zhǎng)邊大，端部小的特點(diǎn)；薛飛等人對(duì)上海地鐵車(chē)站深基坑開(kāi)挖開(kāi)展施工監(jiān)測(cè)分析，結(jié)果表明，地表沉降最大值并不位于基坑邊緣，而是位于距離基坑邊緣8-10m處，沉降速率在基坑開(kāi)挖到中下部及拆除支撐時(shí)最大，此階段要加大監(jiān)測(cè)頻率，確?；邮┕ぐ踩?；孫健對(duì)上海某深基坑開(kāi)挖及周邊環(huán)境進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)分析，設(shè)置了圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境和地下水位監(jiān)測(cè)方案，結(jié)果表明，基坑開(kāi)挖最周邊的道路影響最大，開(kāi)始對(duì)管線影響不大，后面影響逐步加大，施工中要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

從目前的研究成果來(lái)看，大多數(shù)基坑是土質(zhì)類(lèi)基坑，地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，缺乏復(fù)雜地質(zhì)條件下基坑開(kāi)挖的施工監(jiān)測(cè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，本位以某地鐵某車(chē)站深基坑工程為研究對(duì)象，該基坑地質(zhì)條件復(fù)雜，開(kāi)挖深度大，上部為淤泥砂混合層，中部為不同粒徑的砂類(lèi)土，下部為不同風(fēng)化程度的礫巖，地層變化多，工程性質(zhì)差異大，開(kāi)挖支護(hù)難度大，制定監(jiān)測(cè)方案，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、周邊環(huán)境安全和地下水位變化開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作，確保了基坑開(kāi)挖和周邊環(huán)境安全，為類(lèi)似復(fù)雜地質(zhì)條件深大基坑開(kāi)挖施工監(jiān)測(cè)提供參考。

1 工程概況

車(chē)站主體結(jié)構(gòu)為地下三層結(jié)構(gòu)，車(chē)站全長(zhǎng)435.2m，標(biāo)準(zhǔn)段寬34.1m，深度28.9m，車(chē)站主體采用明挖法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1000mm厚地下連續(xù)墻。車(chē)站通過(guò)設(shè)置抗拔樁及抗浮壓頂梁輔助抗浮。標(biāo)準(zhǔn)段支撐系統(tǒng)：第一道支撐為鋼筋混凝土支撐800×900mm，支撐水平間距9m；第二、三道為鋼筋混凝土支撐1000*1000mm、1200*1200mm兩種，支撐水平間距9m；第四道為φ609，t=14（壁厚）鋼支撐，支撐水平間距3m；基坑圍護(hù)連續(xù)墻嵌固段為基底以下進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層不小于5m，中風(fēng)化巖層不小于2.5m及微風(fēng)化巖層不小于1.5m，車(chē)站基坑開(kāi)挖深度大，地質(zhì)條件復(fù)雜，工程難度大，本站站址處地下管線較多，包含電力、給水、排水及路燈，施工期間主要采用改移措施。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

根據(jù)勘察資料，地貌為海陸交互相沖積平原，地形平坦，車(chē)站基坑開(kāi)挖范圍從上到下主要為土層為雜填土和素填土，淤泥層、淤泥質(zhì)土層、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)中粗砂層，洪積砂層，洪積軟塑狀粉質(zhì)黏土層，碎屑巖風(fēng)化殘積層，全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，中風(fēng)化礫巖、含礫砂巖，微風(fēng)化礫巖、含礫砂巖，地質(zhì)概況見(jiàn)表1所示。

表1 車(chē)站地質(zhì)概況一覽表

根據(jù)勘察資料，地下水埋藏相對(duì)較深，地下水位一般埋深16-18m，局部洼地地下水埋藏淺。

3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的主要項(xiàng)目

根據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要分圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、地層監(jiān)測(cè)和地下水位監(jiān)測(cè)三大部分，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見(jiàn)表2所示。

表2 基坑主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表

3.2 監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)位布置

監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)位布置根據(jù)前期數(shù)值模擬結(jié)果的應(yīng)力、位移分布情況布置，對(duì)結(jié)構(gòu)受力和變形的主要區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，使監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)與每個(gè)施工工況的施工參數(shù)配套，形成一套有效的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)位布置見(jiàn)圖1所示。

圖1 測(cè)點(diǎn)布置示意圖

3.3 施工監(jiān)測(cè)實(shí)施

3.3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)

在基坑中部布置坑底回彈測(cè)量斷面，距坑底邊緣1/4底寬處，設(shè)置斷面不少于二組，每一測(cè)量斷面至少三個(gè)測(cè)點(diǎn)；沿基坑縱向每個(gè)開(kāi)挖階段設(shè)置1個(gè)立柱樁隆沉測(cè)點(diǎn)，定位點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在基坑外；隆起觀測(cè)采用幾何水準(zhǔn)法，高程允許誤差不大于1mm，在觀測(cè)點(diǎn)位置埋設(shè)隆起觀測(cè)標(biāo)，觀測(cè)頻率為1次/天，支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移采用全站儀、收斂?jī)x等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)見(jiàn)表3所示。

表3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目匯總表

3.3.2 周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)

①采用自動(dòng)安平精密水準(zhǔn)儀，配2m銦鋼尺。

②儀器安裝。挖開(kāi)地下管線，設(shè)置直接觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)不能開(kāi)挖布置直接測(cè)點(diǎn)的管線應(yīng)結(jié)合地表沉降測(cè)點(diǎn)布置；對(duì)于在施工影響范圍內(nèi)的地下管線，沿長(zhǎng)度方向每隔5m左右布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用φ18鋼筋，頂端磨平，打入地面下50cm，并低于地面5cm，同路面隔離，測(cè)量的基點(diǎn)選擇在通視良好、施工影響范圍以外的地方，基點(diǎn)不應(yīng)少于2個(gè)，以便進(jìn)行聯(lián)測(cè)，保障監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

③監(jiān)測(cè)頻率。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，基坑開(kāi)挖1-2次/天，主體結(jié)構(gòu)施工階段測(cè)量頻率為1次/天，周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見(jiàn)表4所示。

表4 周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目匯總表

3.3.3 地下水位監(jiān)測(cè)

地下水影響基坑開(kāi)挖的安全和穩(wěn)定性，為了降低車(chē)站基坑開(kāi)挖過(guò)程中地下水位的升降對(duì)施工的影響，確保基坑開(kāi)挖安全，要對(duì)地下水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在基坑附近，圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)，布設(shè)地下水位地下觀測(cè)井點(diǎn)。

采用鉆機(jī)或沖孔法成孔，選用60mm井管，采用鋼套管護(hù)壁，井底標(biāo)高位于基底以下3m，采用電測(cè)水位儀測(cè)量，觀測(cè)時(shí)，所有井點(diǎn)統(tǒng)一時(shí)間測(cè)量靜水位。

地下水位觀測(cè)頻率：觀測(cè)時(shí)間間隔為30min、1h、2h、4h、8h、12h，后面每隔12h觀測(cè)一次，主體工程施工結(jié)束后，停止監(jiān)測(cè)，地下水位監(jiān)測(cè)見(jiàn)表5所示。

表5 地下水位監(jiān)測(cè)項(xiàng)目匯總表

4 量測(cè)數(shù)據(jù)分析與控制

4.1 監(jiān)控量測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)

基坑施工開(kāi)挖中，根據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，評(píng)估周邊環(huán)境的安全性，判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并及時(shí)反饋，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，建立Ⅲ級(jí)管理標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6所示。

表6 Ⅲ級(jí)管理標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定及設(shè)計(jì)要求，提出控制基準(zhǔn)見(jiàn)表7。

表7 監(jiān)測(cè)報(bào)警值

4.2 量測(cè)數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制位移和應(yīng)力隨時(shí)間變化的曲線圖，并進(jìn)行回歸分析，以判斷該測(cè)點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大位移值或應(yīng)力值，評(píng)估結(jié)構(gòu)和建筑物的安全狀況。

典型的動(dòng)態(tài)回歸曲線示意圖如圖2所示。

圖2 時(shí)態(tài)回歸曲線示意圖

監(jiān)測(cè)中，要及時(shí)分析監(jiān)測(cè)結(jié)果，把數(shù)據(jù)輸入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)匯報(bào)監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)，并按期向施工、監(jiān)理和設(shè)計(jì)單位提交監(jiān)測(cè)月報(bào)，同時(shí)對(duì)當(dāng)月施工情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出施工建議。

4.3 量測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生突變的處理對(duì)策

施工過(guò)程中如發(fā)生量測(cè)數(shù)據(jù)有較大變化，應(yīng)立即采取以下措施：①停止開(kāi)挖，并對(duì)基坑加強(qiáng)支護(hù)；②上報(bào)項(xiàng)目部，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，并及時(shí)上報(bào)相關(guān)單位；③對(duì)周邊道路或建筑物等發(fā)生突變的，實(shí)施全過(guò)程監(jiān)控；④如涉及周邊地表的安全，及時(shí)聯(lián)系相關(guān)部門(mén)，采取有效措施。

4.4 質(zhì)量保障措施

針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下車(chē)站基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的特點(diǎn)設(shè)立專(zhuān)業(yè)組織機(jī)構(gòu)，成立監(jiān)控量測(cè)小組，由具有豐富施工經(jīng)驗(yàn)、較高結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算能力的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)工作的組織計(jì)劃、外協(xié)工作以及監(jiān)測(cè)資料的質(zhì)量審核，保障監(jiān)量測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性及連續(xù)性，確保基坑開(kāi)挖和周邊環(huán)境的安全。

5 結(jié)語(yǔ)

為研究復(fù)雜地質(zhì)條件下深大基坑施工監(jiān)測(cè)技術(shù)，以某地鐵車(chē)站基坑施工為例，首先對(duì)基坑的復(fù)雜地質(zhì)條件進(jìn)行了分析研究，根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，制定了圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、周邊環(huán)境變化和地下水位變化等施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置、監(jiān)測(cè)頻率和報(bào)警值進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，建立了施工監(jiān)測(cè)III級(jí)管理標(biāo)準(zhǔn)，最后對(duì)基坑處于復(fù)雜地質(zhì)條件下基坑監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析方法、數(shù)據(jù)突變的處理方法和施工監(jiān)測(cè)的保障措施進(jìn)行了研究。

通過(guò)全體工作人員的不懈努力，該車(chē)站基坑已經(jīng)施工完成，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在車(chē)站復(fù)雜地質(zhì)深大基坑開(kāi)挖過(guò)程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、周邊道路及建筑物沉降累計(jì)變形值和變形速率均在規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的報(bào)警值內(nèi)，地下水位變化也在可控范圍，表明該基坑在復(fù)雜地質(zhì)條件下的開(kāi)挖施工能確保安全穩(wěn)定，對(duì)周邊環(huán)境的影響也在可控范圍內(nèi)，可為類(lèi)似復(fù)雜地質(zhì)深大基坑施工監(jiān)測(cè)提供借鑒。