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［摘要］近年來隨著我國地鐵建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，地鐵暗挖車站安全事故時(shí)有發(fā)生，由于地鐵施工會引起周邊土體初始應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，同時(shí)擾動(dòng)周邊地層，引起周邊地層損失及地層內(nèi)部含水滲出，產(chǎn)生土體固結(jié)沉降，進(jìn)而引發(fā)周邊土體產(chǎn)生沉降變化，引起周邊環(huán)境出現(xiàn)較大變形。第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關(guān)分析資料可作為處理風(fēng)險(xiǎn)事務(wù)和工程安全事故的重要參考依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］地鐵暗挖車站；控制網(wǎng)測量；地表沉降；管線沉降；監(jiān)測數(shù)據(jù)

０引言

近年來隨著我國地鐵建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，地鐵暗挖車站安全事故時(shí)有發(fā)生，由于地鐵施工會引起周邊土體初始應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，同時(shí)擾動(dòng)周邊地層，引起周邊地層損失及地層內(nèi)部含水滲出，產(chǎn)生土體固結(jié)沉降，進(jìn)而引發(fā)周邊土體產(chǎn)生沉降變化，引起周邊環(huán)境出現(xiàn)較大變形。在地鐵土建施工過程中通過對工程自身關(guān)鍵部位和工程周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，掌握工程自身結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境和周邊土體的動(dòng)態(tài)，全面地掌握工程施工安全控制程度，為業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工單位提供參考依據(jù)；為建設(shè)管理單位對軌道交通工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理提供支持，為信息管理平臺提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對施工過程實(shí)施全面監(jiān)控和有效控制管理；另外，地鐵監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關(guān)分析資料可作為處理風(fēng)險(xiǎn)事務(wù)和工程安全事故的重要參考依據(jù)；通過積累資料和經(jīng)驗(yàn)，可以為今后同類工程設(shè)計(jì)、施工提供類比依據(jù)。因此，監(jiān)測工作在鐵土建施工過程中起著非常重要的作用。本文結(jié)合北京地鐵某號線工程某暗挖車站主體監(jiān)測的實(shí)際工程，從工程概況、工程地質(zhì)及水文條件、監(jiān)測技術(shù)方法、監(jiān)測數(shù)據(jù)成果分析五個(gè)方面，對施工監(jiān)測內(nèi)容和技術(shù)方法進(jìn)行了論述，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和總結(jié)，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)變化規(guī)律的研究分析，提出有效控制變形措施的建議，為今后類似工程在監(jiān)測方面提供參考，積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，供同類項(xiàng)目的相關(guān)技術(shù)人員參考。

１工程概況

１１車站概述

本站為雙層暗挖（局部３層）島式車站，８個(gè)施工導(dǎo)洞，洞柱法逆筑施工。車站主體總長為２６０ｍ，其中車站西端３層結(jié)構(gòu)長４６ｍ，雙層段長２１４ｍ，車站底板埋深為２６～３０ｍ，車站結(jié)構(gòu)覆土７４～１３１ｍ。上導(dǎo)洞及下導(dǎo)洞尺寸４５ｍ×５０ｍ；在上導(dǎo)洞內(nèi)向下施工圍護(hù)樁，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用人工挖孔樁?１０００＠１５００，下導(dǎo)洞施做基礎(chǔ)地基梁，澆筑圍護(hù)樁。車站主體共計(jì)４個(gè)軸端橫導(dǎo)洞、１４個(gè)下層橫導(dǎo)洞，軸端橫導(dǎo)洞尺寸３３ｍ×３５ｍ，下層橫導(dǎo)洞尺寸３０ｍ×２７ｍ（見圖１，２）。

１２周邊環(huán)境及風(fēng)險(xiǎn)源

車站主體下穿城市主路，車站范圍內(nèi)城市主為城市快速路，規(guī)劃紅線寬８０ｍ。目前東北城市下穿城市鐵路，城鐵兩側(cè)現(xiàn)況有南北向的道路橋，西側(cè)橋面寬２４ｍ，東側(cè)橋面寬１２ｍ。為盡快疏散東北城市路出城的車輛，城市快速路由西向北及由東向北均設(shè)置了定向匝道，由北向西的定向匝道非機(jī)動(dòng)車道，直行的主干路直接與二、城市次干路溝通。主體結(jié)構(gòu)所處區(qū)域城市輔路下地下管線縱橫交錯(cuò)，主要有?１９５０ｍｍ和?２０００ｍｍ雨水管、?１９５０ｍｍ污水管及?１４００ｍｍ上水管等。同時(shí)車站主體南北兩側(cè)側(cè)穿高速匝道橋橋樁，均為一級風(fēng)險(xiǎn)源（見圖３，４）。

２工程地質(zhì)及水文條件

２１工程地質(zhì)

本工程處于下穿城市主路下拉槽內(nèi)，地勢起伏較大，地面標(biāo)高３８５４０～４２１４０ｍ，主要地質(zhì)土層由上而下依次為：雜填土①１層、黏質(zhì)粉土～砂質(zhì)粉土③層、粉質(zhì)黏土③１、粉土④層、粉質(zhì)黏土④層、粉細(xì)砂⑤２層、粉質(zhì)黏土⑥層，車站拱部主要位于粉土③層和粉質(zhì)黏土③１層，底板位于粉質(zhì)黏土⑥層。

２２水文地質(zhì)

本站范圍內(nèi)存在３層地下水分別為上層滯水（一）、層間水（三）、層間潛水（四）。其中上層滯水（一）：含水層巖性為粉土③層和粉細(xì)砂③３層，穩(wěn)定水位標(biāo)高為３５０９０～３９９６０ｍ，穩(wěn)定水位埋深為２３０～４０ｍ。層間潛水（三）：含水層巖性為卵石⑦層、中粗砂⑦１層及粉細(xì)砂⑦２層，透水性良好，穩(wěn)定水位標(biāo)高為１８７５０～２０１６０ｍ，穩(wěn)定水位埋深為１８００～２１８０ｍ。承壓水（四）：含水層巖性為中粗砂⑦１層及粉細(xì)砂⑦２層，透水性良好，該層水水頭高度為１０～３０ｍ穩(wěn)定水位標(biāo)高為１１３４０～１３６９０ｍ，穩(wěn)定水位埋深為２４２０～２９２１ｍ。主要含水層為粉細(xì)砂⑤２層，靜止水位標(biāo)高１８７５０ｍ（水位埋深２１８ｍ）（見圖５）。

３主要監(jiān)測項(xiàng)目及技術(shù)要求

３１車站監(jiān)測等級及范圍

１）監(jiān)測等級暗挖車站主體結(jié)構(gòu)自身為一級風(fēng)險(xiǎn)工程，周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)均為一級風(fēng)險(xiǎn)工程。２）監(jiān)測范圍本工程監(jiān)測范圍為工程自身施工及影響范圍內(nèi)的周邊環(huán)境和巖土體。工程自身監(jiān)測范圍：暗挖車站主體結(jié)構(gòu)。周邊環(huán)境的監(jiān)測范圍：道路及地表沉降監(jiān)測點(diǎn)、地下管線沉降監(jiān)測點(diǎn)?。保氨痘娱_挖深度范圍；周邊建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測點(diǎn)?。保怠玻氨堕_挖深度范圍。

３２監(jiān)測的項(xiàng)目、儀器及精度

本工程監(jiān)測的主要項(xiàng)目內(nèi)容包括：道路及地表沉降、地下管線沉降、管側(cè)土體深層沉降、周邊建筑物沉降、周邊建筑物傾斜，本工程監(jiān)測儀器對象、項(xiàng)目及精度如表１所示。

３３監(jiān)測頻率及周期

１）本工程監(jiān)測頻率及周期如表２所示。２）巡視頻率同監(jiān)測頻率，周邊環(huán)境巡查在施工開挖前進(jìn)行首次巡查，結(jié)構(gòu)施工完成，變形穩(wěn)定后停止，工程自身巡查在開挖后開始，結(jié)構(gòu)完成后停止。

４監(jiān)測技術(shù)方法

本工程以該線地鐵工程施工高程控制系統(tǒng)為基準(zhǔn)建立，起始并附合于施工控制網(wǎng)精密水準(zhǔn)點(diǎn)上。根據(jù)本工程位置及周邊建筑物、地下管線和道路地表等監(jiān)測對象分布情況，控制網(wǎng)布設(shè)成獨(dú)立網(wǎng)。周邊道路地表沉降、管線沉降及周邊建筑物沉降采用幾何水準(zhǔn)測量方法，使用監(jiān)測精度為１０ｍｍ的電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測。建筑物傾斜觀測采用前方交會的方法，使用全站儀進(jìn)行觀測，采用全站儀多測回測角觀測記錄程序，記錄外業(yè)觀測數(shù)據(jù)文件。

５監(jiān)測數(shù)據(jù)成果分析

５１控制網(wǎng)施測成果精度分析

監(jiān)測工作進(jìn)場前以該線獨(dú)立高程控制系統(tǒng)為基準(zhǔn)，進(jìn)行了首次高程控制網(wǎng)聯(lián)測，測量精度滿足ＧＢ／Ｔ５０３０８—２０１７《城市軌道交通工程測量規(guī)范》二等垂直位移監(jiān)測網(wǎng)技術(shù)要求。為保證復(fù)測基準(zhǔn)網(wǎng)與正常監(jiān)測時(shí)候的基準(zhǔn)網(wǎng)的一致性，在基準(zhǔn)網(wǎng)平差計(jì)算時(shí)選取了較為穩(wěn)定的且有一定距離間隔的４個(gè)工作基點(diǎn)參與平差。使用平差后的基準(zhǔn)網(wǎng)高程進(jìn)行復(fù)測工作?；鶞?zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測復(fù)測成果如表３所示。復(fù)測成果顯示，基準(zhǔn)網(wǎng)的復(fù)測以及監(jiān)測點(diǎn)復(fù)測的測量精度均符合《城市軌道交通工程測量規(guī)范》相關(guān)要求，基準(zhǔn)點(diǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

５２車站初期支護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢分析

本車站自２０１７年９月１日采集初始值，至今共計(jì)布設(shè)６４３個(gè)測點(diǎn)，其中地表沉降測點(diǎn)２８４個(gè)，管線沉降測點(diǎn)１８８個(gè)，建筑物沉降測點(diǎn)６０個(gè)，建筑物傾斜測點(diǎn)４１個(gè)（見表４）。車站主體小導(dǎo)洞Ｂ軸Ｃ軸地表沉降變形速率較為明顯，累計(jì)沉降最大為－１３６７ｍｍ（控制值：－２００ｍｍ），變形速率＋０８２ｍｍ／ｄ（控制值：２００ｍｍ／ｄ），測點(diǎn)位于車站Ｃ軸１號橫通道向東２０ｍ處，截至２０１９年１２月該區(qū)域測點(diǎn)變形速率平穩(wěn)（見圖６）。通過對該部位監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，自初始值采集完開始，車站上層小導(dǎo)洞施工引起地面階段變形量為３０～３５ｍｍ，車站下層小導(dǎo)洞施工引起地面階段變形量為４６～６５ｍｍ，車站下層橫導(dǎo)洞施工引起地面階段變形量為１５～２０ｍｍ，至監(jiān)測預(yù)警發(fā)布后，地面沉降最大累計(jì)變形值為－１３６ｍｍ。

５３監(jiān)測預(yù)警及風(fēng)險(xiǎn)管控分析

通過第三方監(jiān)測單位現(xiàn)場監(jiān)測及巡視發(fā)現(xiàn)，在施工破除下層橫導(dǎo)洞洞門期間，下層小導(dǎo)洞初支格柵變形，變形位置位于上下臺階連接角板上１０～２０ｃｍ處，縱向混凝土裂縫１０ｍｍ左右，最大收斂值１４０ｍｍ。同時(shí)車站上方道路地表沉降測點(diǎn)連續(xù)出現(xiàn)紅色監(jiān)測預(yù)警，自２０１８年１２月２８日至２０１９年１月５日，累計(jì)發(fā)布紅色監(jiān)測預(yù)警１０５點(diǎn)次，共發(fā)布１個(gè)紅色巡視預(yù)警、２個(gè)橙色巡視預(yù)警，其中道路沉降階段變化量為２０～４５ｍｍ，地表變形嚴(yán)重超限。第三方監(jiān)測單位及時(shí)將監(jiān)測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場巡視情況通過電話、電子郵件、短信、平臺等即時(shí)通信設(shè)備反饋至建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位及相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位（見圖７）。第三方監(jiān)測單位發(fā)布預(yù)警后，各參建單位積極響應(yīng)，召開專項(xiàng)專家論證會制定應(yīng)急處置措施，主要內(nèi)容為：①現(xiàn)場立即停工，進(jìn)行工字鋼支撐加固；②車站下層導(dǎo)洞１號井向東至車站東端２１１６ｍ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ軸及橫導(dǎo)洞，采用Ｉ２５口字形對撐，八字形豎向支撐，縱向間距１５００ｍｍ，縱向兩側(cè)腰梁連接；③剩余導(dǎo)洞及橫導(dǎo)洞開挖，拱部采取深孔注漿（初支外皮１５ｍ，內(nèi)皮０５ｍ）；④后續(xù)車站初支扣拱，扣拱部位管棚?２１９熱軋鋼管，環(huán)向間距＠４００；ＤＮ３２鋼焊管，每榀打設(shè)，Ｌ＝２ｍ。通過施工單位采取應(yīng)急措施，第三方監(jiān)測單位加密監(jiān)測頻率，該位置后續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)變形平穩(wěn)，地面沉降情況得到有效控制，監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢如圖８所示。通過施工單位采取應(yīng)急加固措施前后的監(jiān)測數(shù)據(jù)變形趨勢對比可明顯發(fā)現(xiàn)：１）通過監(jiān)測數(shù)據(jù)變形趨勢，車站初支變形主要因車站下層導(dǎo)洞及橫導(dǎo)洞施工階段，階段變形量為６０～８５ｍｍ，施工過程中未及時(shí)調(diào)整控沉措施，導(dǎo)致最大累計(jì)變化值達(dá)到－１３６ｍｍ。２）車站自打設(shè)大管棚后，車站底縱梁、邊樁施工階段變形量為２～５ｍｍ，車站初支扣拱階段變形量為５～１５ｍｍ，監(jiān)測數(shù)據(jù)變形趨勢平穩(wěn)，有效的控制了車站的沉降變形。３）截至２０１９年１２月車站下層導(dǎo)東底縱梁施工完成，施工期間為保證車站整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，經(jīng)專家論證后，對下層導(dǎo)洞工字鋼支撐不進(jìn)行拆除，保證車站后續(xù)初支扣拱、二襯扣拱結(jié)構(gòu)安全。

６結(jié)語

通過對監(jiān)測風(fēng)險(xiǎn)管控及監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢分析研究可以得到如下結(jié)論。１）本工程中第三方監(jiān)測單位監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，編制了合理的第三方監(jiān)測方案，精心組織和實(shí)施，為本工程及時(shí)提供了真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠的監(jiān)測成果。２）第三方監(jiān)測單位發(fā)布監(jiān)測預(yù)警的及時(shí)性，準(zhǔn)確性，可提前達(dá)到預(yù)警的作用。同時(shí)做好預(yù)警事務(wù)的處理配合及跟蹤，只有預(yù)警事務(wù)得到正確、及時(shí)的處理，才能消除工程安全隱患，真正實(shí)現(xiàn)對風(fēng)險(xiǎn)的控制目標(biāo)。３）現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)初支變形后，各方積極響應(yīng)，經(jīng)過多次專家論證，提出了合理有效的處置措施，遏制了暗挖車站初支變形的進(jìn)一步發(fā)展。４）通過本工程監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，本站的沉降變形是持續(xù)的過程，在下導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常前，地表、管線、建構(gòu)筑物等變形速率未超過控制值，但累計(jì)值呈持續(xù)增大趨勢，通過本工程大量現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，ＰＢＡ工法暗挖車站，上層導(dǎo)洞施工引起沉降量占總沉降量２５％，下層導(dǎo)洞施工引起沉降量占總沉降量４６％，車站下層橫導(dǎo)洞及梁柱體系施工引起沉降量占總沉降量１５％。所得結(jié)論可用于初步判斷車站施工引起的最大地表沉降，并可為地鐵車站施工環(huán)境影響預(yù)測提供依據(jù)。

作者:王浩 單位:北京城建勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司