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摘要：深基坑土方開挖及支護工程是復(fù)雜系統(tǒng)工程，施工技術(shù)復(fù)雜，施工過程中不確定性因素較多。以哈爾濱市軌道交通3號線二期工程安通街車輛基地土方開挖及支護工程為背景，基于基坑監(jiān)控測量技術(shù)，采用全站儀、測傾儀、振弦式頻率測定儀等設(shè)備構(gòu)建施工監(jiān)控量測系統(tǒng)，開展深基坑土方開挖及支護工程的實時監(jiān)測。詳細介紹了監(jiān)控量測內(nèi)容和方法，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了分析，發(fā)現(xiàn)Ⅵ區(qū)的拱頂沉降變化正常，但地表沉降和凈空收斂有少數(shù)點位超過警戒值，典型斷面支護樁體的累計變形值以及變化速率均滿足控制標準值。本研究的成果與方法可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：深基坑；土方開挖；支護工程；監(jiān)控量測

概述

深基坑工程是指基坑開挖深度超過5m（含5m）的基坑，深基坑工程具有復(fù)雜系統(tǒng)工程特點。唐業(yè)清教授[1]調(diào)查與分析了103項基坑工程事故，指出我國深基坑工程事故率較高，造成了巨大的經(jīng)濟損失。在施工過程中，在確保深基坑支護工程自身質(zhì)量安全的同時，還要保證基坑周邊建筑物及各類管網(wǎng)的安全，為基坑內(nèi)工程提供一個安全的工作環(huán)境[2-7]。在施工要點方面，趙震和王浩[8]總結(jié)了深基坑及地下連續(xù)墻支護工程施工監(jiān)控要點。劉富明[9]找出影響深基坑支護結(jié)構(gòu)不足的原因，著重探討和分析建筑工程深基坑開挖與支護施工技術(shù)要點。何軍等[10]結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測試驗，從時間演化和空間分布兩方面對小凈距立體交叉隧道施工圍巖-支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行了研究。在施工監(jiān)控新技術(shù)運用方面，殷志堅等[11]探索了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無線傳輸功能，用于實時獲得大截面型鋼混凝土梁施工監(jiān)控數(shù)據(jù)。在風險評價方面，李朝陽等[12]采用WBS法確定基坑施工風險因素，建立地鐵基坑施工風險綜合評價指標體系。張子義[13]以實際工程為例，對砂土層地鐵深基坑施工開挖各工況的安全風險等級進行評估。其評估結(jié)果與實際情況相符，該模型可信度較高。在基坑事故預(yù)防方面，周保國[14]梳理了基坑事故的影響因素，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。謝士德[15]結(jié)合南方某大型綜合體工程深基坑支護圍護工程的施工監(jiān)理工作，對工程實施中監(jiān)理質(zhì)量控制要點進行了分析，進一步強調(diào)了對深基坑支護工程實施監(jiān)理工作的重要性。本文依托哈爾濱市軌道交通3號線二期工程安通街車輛基地土方開挖及支護工程，建立了完善的施工監(jiān)測方案，詳細地介紹了施工量測方法，并對施工監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了分析，可為類似工程施工與設(shè)計提供參考。

1工程背景

1.1安通街車輛基地土方開挖及支護工程概況

哈爾濱市軌道交通3號線二期工程安通街車輛基地土方開挖及支護工程，包括試車線和聯(lián)絡(luò)線兩部分。試車線位于車輛基地內(nèi)北側(cè)，起于車輛基地西段紅星路東側(cè)，向東止于三環(huán)路西側(cè)；起終點里程為SSK0+000.000-SSK1+235.000，全長1235米。區(qū)間共設(shè)置兩組風井、2個出入口及1處廢水泵房；其中1號風井位于起點里程左端，埋深8.1m；2號風井位于終點里程南側(cè)，埋深18.1m；1號出入口位于里程SSK0+014.300- SSK0+023.400處，埋深8.7m；2號口起點位于SSK1+216.300處，長6.7m，埋深18.1m；廢水泵房位于SSK0+444.600- SSK0+455.400處；區(qū)間埋深8.1-18.7m，區(qū)間縱向為兩端向中間2‰的V字坡。聯(lián)絡(luò)線位于車輛基地內(nèi)中部，起于車輛基地西南側(cè)，向東北止于試車線里程SSK1+028.503；起始里程為LSK0+000.000，終點里程為LSK0+702.467，全長702.467米。為連接場區(qū)與地下試車線的重要通道；區(qū)間在敞開段內(nèi)設(shè)置1處雨水泵房；區(qū)間埋深7.3-16.6m，區(qū)間縱向為21.3‰與2‰組成的V字坡。敞開段與暗埋段分界里程為LSK0+150.000。

1.2工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆探揭示及對地層成因、年代的分析，本工點地層主要第四系上更新統(tǒng)哈爾濱組沖洪積層。下部基巖為白堊紀泥巖、粉砂巖。第四系中更新統(tǒng)上荒山組湖積層、第四系中更新統(tǒng)下荒山組沖積層。標段線位于崗阜狀平原地貌中，根據(jù)地下水賦存條件，地下水類型主要有第四系孔隙承壓轉(zhuǎn)無壓水和上層滯水。孔隙承壓轉(zhuǎn)無壓水對地鐵車站或隧道施工影響不大。上層滯水排泄方向主要為地表蒸發(fā)及向周圍滲透，局部可能存在管線長期滲漏。

1.3工程風險源

工程自身風險。本站基坑最深處達18.1m，基坑為自身風險源。為確?；影踩瑢こ田L險應(yīng)采取預(yù)防為主的措施，提前發(fā)現(xiàn)風險并采取針對性的預(yù)防措施，從源頭上避免工程事故的發(fā)生。環(huán)境風險包括圍護結(jié)構(gòu)冬季凍害、周邊道路沉陷及開裂、深基坑開挖引發(fā)地面不均勻沉降導(dǎo)致的建筑物傾斜。為確?；又苓叚h(huán)境安全，對環(huán)境風險應(yīng)采取預(yù)防為主的措施。

2監(jiān)測方案

2.1監(jiān)控量測內(nèi)容

施工監(jiān)控可為施工提供可靠連續(xù)的監(jiān)控量測資料，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，預(yù)防工程破壞事故和環(huán)境事故的發(fā)生。監(jiān)控量測工作必測項為必須進行監(jiān)控量測的項目，此類項目往往能最直觀的反映出結(jié)構(gòu)體的形變和受力狀況；結(jié)合本車站的施工方法及結(jié)構(gòu)特征，主要監(jiān)控量測內(nèi)容如表1所示。施工現(xiàn)場巡查是對基坑周邊1～3倍開挖深度范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物、管線、道路等進行的變形監(jiān)測，同時也包括對基坑周邊環(huán)境的安全巡查。地表沉降采用附合或閉合水準路線形式，按照二等水準測量的精度要求進行觀測，地表沉降測點埋設(shè)示意圖如圖2（a）。觀測儀器采用Trimble DINI03電子水準儀，采用電子水準儀自帶記錄程序，記錄外業(yè)觀測數(shù)據(jù)文件。隨后采用科傻平差軟件進行平差。邊坡頂部水平、豎向位移監(jiān)測采用獨立的坐標系統(tǒng)，坐標軸與基坑邊線方向一致，測量時在強制歸心對中墩的水平位移監(jiān)測基準點上設(shè)站，并選取遠處的另一個固定水平位移監(jiān)測基準點作為定向，進行觀測。取與基坑邊線垂直方向的坐標增量作為觀測點的本次位移量，各次位移量之和即為該點的累計位移量。支護樁頂水平、豎向沉降監(jiān)測。待監(jiān)測的構(gòu)件澆筑或安裝完成且混凝土達到一定強度后，在結(jié)構(gòu)頂部預(yù)埋或設(shè)置可安裝棱鏡的強制歸心標，作為水平位移測點，水平位移監(jiān)測點與豎向位移監(jiān)測點共用。支護樁水平位移監(jiān)測點埋設(shè)示意圖如圖2（b）建筑物沉降監(jiān)測。根據(jù)建筑物調(diào)查的結(jié)果，直接在建筑墻上布設(shè)沉降點，監(jiān)測點埋設(shè)示意圖如圖2（c）。在施工影響范圍內(nèi)臨近隧道側(cè)間隔15m布設(shè)1個測點，拐角及距離區(qū)間隧道最近處布設(shè)測點。測點范圍布設(shè)應(yīng)能控制整座建筑物不均勻沉降為原則。建筑物沉降測點埋設(shè)時應(yīng)注意避開如雨水管、窗臺線、電器開關(guān)等有礙設(shè)標與觀測的障礙物。樁體深層水平位移采用埋設(shè)測斜管的方法進行，樁體內(nèi)測斜管采用預(yù)埋設(shè)，將各節(jié)測斜管與樁體或鋼筋牢固固定后，隨鋼筋籠下入。測斜管埋設(shè)示意圖如圖2（d）鋼管支撐軸力。支撐的軸力采用軸力計直接測量。將軸力計支架焊于鋼管橫撐固定端，架設(shè)橫撐時將軸力計放入支架內(nèi)，并保護好引線。鋼支撐軸力計安裝示意圖如圖2（e）暗挖區(qū)監(jiān)測斷面按照10m設(shè)置一個橫向斷面。每個監(jiān)測斷面在拱頂、兩側(cè)拱腰處布設(shè)豎向位移和凈空收斂的監(jiān)測點。每個斷面上共4個監(jiān)測點, 暗挖區(qū)監(jiān)測點布設(shè)示意圖如圖2（f）。采用收斂計進行凈空收斂監(jiān)測時，即通過監(jiān)測布設(shè)于區(qū)間隧道管片上的兩個監(jiān)測點之間的距離，求出與上次量測值之間的變化量即為此處兩個監(jiān)測點方向的凈空變化值。

2.2監(jiān)控量測控制標準

依據(jù)《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50911-2013）和設(shè)計文件要求，監(jiān)測控制標準如下表所示。

3監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

由于篇幅限制，本文僅介紹安通街車輛基地Ⅱ區(qū)（明挖段）和Ⅵ區(qū)（暗挖段）的監(jiān)測數(shù)據(jù)。其中Ⅱ區(qū)施工進度為基坑開挖長度180米，開挖深度3至9米。Ⅵ區(qū)施工進度為初期支護已全部完成。表3為安通街車輛基地Ⅱ區(qū)監(jiān)測統(tǒng)計表，將各監(jiān)測指標的變化速率與累計最大變化值與表2控制標準值比較可知，Ⅱ區(qū)的地表沉降、建筑物沉降等監(jiān)測指標均變化正常。表4為Ⅵ區(qū)監(jiān)測統(tǒng)計表，由表4可知，Ⅵ區(qū)的拱頂沉降變化正常，但地表沉降和凈空收斂有少數(shù)點位超過警戒值。經(jīng)過現(xiàn)場復(fù)核和分析研判，采取后續(xù)加強該點位監(jiān)控跟蹤的應(yīng)對措施，針對異常部分進行重點監(jiān)測，防范風險。圖3為Ⅱ區(qū)支護樁體水平位移隨深度變化圖，可以看出典型斷面支護樁體的累計變形值以及變化速率均滿足控制標準值，且樁身變形連續(xù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，該孔位及周邊穩(wěn)定無異常。

4結(jié)語

以哈爾濱市軌道交通3號線二期工程安通街車輛基地土方開挖及支護工程為背景，建立了施工監(jiān)控量測系統(tǒng)，得到以下結(jié)論：（1）明挖區(qū)的監(jiān)測內(nèi)容包括地表沉降、建筑物沉降、邊坡豎向沉降、鋼支撐軸力、支護樁頂豎向沉降、支護樁頂水平位移、支護樁體水平位移、邊坡水平位移；暗挖區(qū)的監(jiān)測內(nèi)容包括地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂。（2）監(jiān)控量測值控制標準應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范及設(shè)計文件，對變化速率和累計值做控制。（3）安通街車輛基地Ⅱ區(qū)（明挖段）監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，Ⅵ區(qū)（暗挖段）的監(jiān)測數(shù)據(jù)有少數(shù)幾個點位超過警戒值，需要后續(xù)對該點位加強監(jiān)測，防范施工風險。

作者:康龍 江暢 孫更利 姚志華 楊磊 單位:中交一公局第三工程有限公司