分析深圳市地铁9号线基坑施工监测方法

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摘要：本文主要结合工程案例，分析了深圳市地铁9号线的基坑施工监测方法，供参考！

关键词：建构围护桩（墙） 监测方法

中图分类号： U231 文献标识码： A

1、工程概况

线路全长约为25.39km，全部为地下线。9号线共设置有22座车站（换乘站9座），在线路中部梅林东站东南侧设置笔架山停车场，在线路西端滨海医院站东北侧设置侨城东车辆段，全线共设置2座主变电所。车站主要采用明挖顺作法施工，围护结构多采用地下连续墙或排桩结构。区间以盾构法施工为主，局部采用矿山法、明挖法施工。

2、主要监测工作方法

2.1监测点的布设原则

2.1.1地表道路沉降测点

（1）地表沉降测点沿隧道左、右线的中线纵向各布置一行监测点，沿车站中线增设一行监测点，监测点的纵向间距可按地表和地层中的实际状况参考表确定。

车站与区间隧道横向监测断面的间距可按照地表和地层中的实际状况参考下表确定,每个监测断面布置7～11个测点，但其最外点应位于结构外沿不小于1倍埋深处；在特殊地质地段和周围存在重要建（构）筑物时，监测断面间距应适当加密。横断面上各测点的布置应依据近密远疏的原则。

地表沉降测点横断面间距

注：1、B为隧道直径或跨度(m)，h为隧道埋深。

2、在工法变化的部位、车站与区间结合部位、车站与风道结合部位以及马头门处等部位均应设置沉降测点，测点数按工程结构、地层状况和周边环境确定。

（2）基坑周边地表监测点按照设计的要求进行布设，一般间距30～50米，沿着基坑周边结合现场情况和设计的要求进行布设。

2.1.2建（构）筑物沉降与倾斜监测

原则上测点应布在能控制建（构）筑物沉降与倾斜的位置，以及较长建筑物形体变化的位置，具体按照下列要求进行：

（1）每栋建筑物原则上至少布置两组（每组两点）监测点，布置与基坑隧道相邻一侧；

（2）每组两监测点在建筑物顶部和底部对应布设，且上下两点应布置在建筑物主体同一竖直线上；

（3）不便埋设标志的塔形、圆形建筑以及竖直构件，可以照准视线所切同高边缘确定的位置或用高度角控制的位置作为观测点位；

（4）监测点布置在建筑主体表面具有明显竖直线标志的位置，如建筑拐角、伸缩缝两侧等位置。

2.1.3、桩（墙）顶水平位移和垂直位移监测点

一般布设在桩顶冠梁，长短边中点；无支撑时每20m左右布置一个测点，有支撑时设置水平支撑结构的两道支撑中间。

（1）监测点布置在四周围护桩（墙、边坡）顶部，具体按照设计的要求进行，一般30米左右一个点；

（2）基坑阳角以及基坑中线与边线交点附近的围护桩上布设监测点；

（3）水平位移监测点相对于对面边线对称布设；

（4）一般情况下水平位移监测点与沉降监测点共点；

2.1.4、围护桩（墙）体变形（测斜）监测点

（1）应布设在基坑平面挠曲计算值最大的位置。一般情况下布设在基坑每侧的中部。另外阳角处的变形较大，故阳角处也应设置测斜孔；

（2）基坑长宽大于60m，每间隔60m布设一孔；小于60m时，在基坑场边中点布设1孔，且在基坑两侧对称布设；

（3）测斜孔布设位置应与桩顶水平位移监测点在同一断面上；

（4）测斜管管底高程应与围护桩底高程一致；

（5）布设测斜孔时应充分考虑基坑施工的工序以及基坑开挖部位的先后次序。

2.2工程周边环境监测

2.2.1、建（构）筑物沉降监测

2.2.1.1基准点、工作点布设原则

（1）高程基准点应选设在变形影响范围以外且稳定、易于长期保存的地方，沉降观测的高程基准点数不应少于3个，本次监测工程的基点可以直接利用深圳市轨道交通9号线工程地铁控制网的精密水准点即可，不需要另行进行埋设。

（2）高程工作基点可根据需要设置，基准点和工作基点应形成闭合环或形成由附合路线构成的结点网。作为工作基点的水准点位置与邻近建筑物的距离不得小于建筑物基础深度的1.5～2.0倍。工作基点可在稳定的永久性建筑物墙体或基础上设置。

（3）水准点应避开交通干道、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器振动区以及其他能使标石、标志易遭腐蚀和破坏的地点。

2.2.1.2基准点、工作点的埋设

工作基点的标石，可按点位的不同要求选埋浅埋钢管水准标石、混凝土普通水准标石或墙脚、墙上水准标志等。标石标志形式规格见下所示：

【普通混凝土标】【井式混凝土标】【墙上水准标志】

2.2.1.3、建（构）筑物监测点位埋设

建筑物沉降观测基准点及工作基点直接采用周边地表和道路沉降观测的观测基准点及工作基点。沉降观测点应能控制建（构）筑物沉降与倾斜的位置，以及较长建筑物形体变化的位置。对于混凝土结构墙体上的监测点，采用在结构上钻孔后埋设“L”型点位的方法；测点采用Ф20不锈钢，先用冲击钻在墙柱上成孔，在孔中装入Ф20不锈钢测点，然后在孔内灌注混凝土或锚固剂进行固定（测点固定部位做成螺纹）。对于部分建筑物由于装修的需要不能设置明显的沉降标志时采用隐蔽式的沉降标志，由三部分组成，不观测的时候一般盖上盖子即可。建筑物的沉降监测点布置如下图所示。

【常规建（构）筑物沉降监测点埋设示意图】

【隐蔽式建（构）筑物沉降监测点示意图】

2.2.1.4、周边建（构）筑物倾斜

建（构）筑物倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。倾斜观测是测定建筑顶部相对于底部固定点的倾斜度。刚性建筑的整体倾斜，通过测量顶面或基础的差异沉降来间接确定。

倾斜变形监测主要对象是轨道交通工程基坑或区间隧道施工区域附近及其影响范围内的多层和高层建筑物及高耸构筑物。

倾斜观测根据现场情况可以采用差异沉降法、角度前方交会法、投点法、反射模片法、激光铅直仪观测法、倾斜仪直接测量等方法进行。

2.3、与施工监测项目平行的监测

2.3.1、水平位移监测方法

（1）点位埋设

围护桩（墙）顶布设监测点，监测点采用自制的直径20mm的不锈钢棒，长度为250mm。一端顶部加工成半球形，并刻十字，且车制与棱镜对应的接头，使得棱镜在监测时直接可卡接在上面，达到强制对中的作用。

埋设时在围护桩墙顶部采用冲击钻钻孔清孔后，在孔内灌入水泥浆，然后将不锈钢棒插入孔内。对于危险或不易到达的点位可将小反光棱镜直接固定在测杆上，否则可在监测时再安装棱镜。如下图。

【平面位移监测点】

（2）水平位移观测方法

根据地铁工程基坑施工现场的实际情况，水平位移观测一般采用极坐标法。当施工场地条件允许的情况下可采用视准轴线法或小角法。

①极坐标法

极坐标法用于位移监测是比较简便且容易实现的方法，它利用了数学中的极坐标原理。如下图，它是以两已知点为参照方位，测定已知点B点到极点P的距离、测定已知点B与极点P连线和两个已知点A、B连线夹角来求得未知点P点坐标的方法。

已知点A、B的方位角为：

点P、B的方位角为：

则

式中：（――为已知点B点的坐标；

S――为已知点B至未知点P之间的距离。

②视准轴线法

视准轴线法是基准线法测量方法之一，是利用经纬仪的视准轴构成基准线，通过该基准线的铅垂面作为基准面，测定各监测点相对于该铅垂面的水平位移量的一种方法。视准轴线法是一种经济适用、操作简便的测量方法。

为保证基准线的稳定，必须在视准线两端设置基准点和工作基点。视准线法关键在于提供一条方向线，故应选用高精度全站仪（如Leica TS30型系列全站仪）进行观测。

观测时，首先在A点设站，照准B点，检测工作基点C、D的稳定情况，然后将全站仪安置在D点上，照准点C点，构成视准线，作为观测监测点水平位移的基准线。实地作业时采用正倒镜方法用小钢尺直接读数。取正倒镜两次读数平均值即为监测点的位移量。以第一次测定各监测点垂直于视准线的距离作为起始数据，经过多期观测可得到监测点本期位移量、累计位移量及变化速率等。具体见下图：

【视准线法位移观测示意图】

3、监测数据分析、处理

轨道交通施工阶段和运营阶段，使用各种量测仪表和工具，对围岩变化情况及支护的工作状态进行量测，及时提供围岩稳定程度和支护结构可靠性的安全信息，预见事故和险情，作为调整和修改支护设计的依据。在复合式衬砌中，依据量测结果确定二次衬砌的时间，以达到监控隧道围岩和支护结构的变位与应力不超过设计标准。简言之“确保安全、指导施工、修正设计、积累资料”。