摘 要: 地铁站台一般在市内开挖较多，周边建筑物和管线比较复杂，一般情况下采取垂直开挖，基坑安全方面的检测及预警成为工程施工中重要控制环节。本文通过对郑州地铁 1 号线桐柏路站安全检测的研究，形成一个完整的安全检测程序。
关键词: 地铁站台; 基坑; 安全检测; 报警值
1 工程概况
郑州轨道交通 1 号线桐柏路站台工程( 以下简称车站工程) 位于建设路与桐柏路交叉口，与远期规划 5 号线换乘。基坑东北角为国棉三厂家属院( 3 ～ 6 层砖房) ，西北角为绿城数码广场( 12 层框架结构) ，西南角为郑州市第 24 中学及工商银行，东南角为大商集团( 1 层框架) 。车站主体结构采用地下二层三跨矩形框架结构，总长 271 m，宽度 21. 5m，中心顶板埋深 3. 25 m，底板埋深 16. 795 m。地下水位26. 9 ～ 30. 0 m。车站两端区间采用盾构法施工，车站主体结构采用明挖顺作业法施工，围护结构为“钻孔桩 + 内支撑”的支护形式，钻孔桩φ1 000@ 1 500 mm，内支撑采用φ609 mm( 壁厚 14 mm) 的钢管。
2 基坑安全性等级，执行标准及监测项目
基坑安全等级为一级。执行标准是 GB50497 －2009《建筑基坑工程监测技术规范》; GB50026 － 2007《工程测量规范》; JGJ/T 8 －97《建筑变形测量规程》; GB50308 －2008《城市轨道交通工程测量规范》; GB50007 － 2002《建筑地基基础设计规范》; JGJ120 －99《建筑基坑支护技术规程》; 郑州轨道交通公司有关监控测量管理办法; 等现行规范规定，结合工程具体条件，确定车站工程基坑重要性等级为一级。安全监测项目及精度控制等级以重要性等级为依据。根据基坑支护设计文件及现行有关规范要求，确定车站基坑安全监测包括以下项目，有关测点平面布置见图 1。
( 1) 围护桩顶水平位移。沿基坑周边布置，长边间距20 m，每边各设 14 点，短边各设 3 点，共设 34 个监测点位，用全站仪按小角法测量其水平位移。
( 2) 支护桩体测斜。沿基坑周边布置，综合考虑施工段水平长度为 16 m 等因素，确定其间距约 20 m，共设 32个监测点位，采用测斜管测量。测斜管布置在支护桩内钢筋笼中，深度与桩长相同。
( 3) 支撑轴力。根据郑州市既有地铁车站安全监测实践经验，内支撑轴力测量点共设 30 个，分别设在三道钢管内支撑上，采用振弦式支撑轴力计测量。
( 4) 基坑底面隆起。布置 3 个监测点位，在基坑中轴线与选定的轴线交点处布置，采用分层沉降( 隆起) 板测量。
( 5) 相邻地下管线沉降监测。基坑周边 50 m 范围内的重要市政管线均为监测对象，共设 134 个点，采用几何水准方法测量。
( 6) 地表及相邻建筑物沉降。基坑周边 50 m 范围内的重要建筑物及道路路面均为监测对象，共设 58 个测点，采用几何水准方法测量。
3 施测方案
3. 1 支护桩顶水平位移监测
结合工程具体条件，在基坑施工阶段采用全站仪坐标测量模式( 小角法) 直接观测支护桩顶水平位移。
方法原理如图 2 所示。在受施工影响较小的场地处埋设工作基点 A、B、O，并使 OA 和 OB 分别大致平行于基坑的两边。设 O 点自由坐标为( 0，0) ，并设 OA 为 X 轴正向。在 O 点设工作基准墩，并安装强制归心盘。强制归心墩的高度大于基坑周边防护围栏的高度 0. 1 ～ 0. 2 m，实际取1. 6 ～ 1. 7 m。O 点作为水平位移监测的工作基点，日常观测在该处强制归心墩上安装全站仪，在待测点上安装反射棱镜，使用 OA 作为基线，使用全站仪的坐标测量模式直接测定各变形监测点位的坐标，并与初始值对比，作为该变形监测点的水平位移量，精度为 1 mm。
3. 2 支护桩体测斜
支护桩体侧向变形采用测斜仪，相应测斜管埋设于围护桩内，其深度与支护桩相等。
测斜管内有四条按经差 90 度分布的凹型导槽，作为测斜探头滑轮上下滑行轨道。测量时，使测斜探头的导向滚轮卡在测斜管内壁的导槽中，沿槽滚动将测斜探头放入测斜管，并由引出的导线将测斜管的倾斜角或其水平投影值显示在测读仪上。不同时刻测得的某一深度处测斜管水平投影值的变化即为该点位置处土体的水平位移值。
本项目采用 CX － 03C 型测斜仪，其仪器标称精度为± 4 mm /20 m，探头工作幅度为 60°，探头测量精度为 ±0. 1 mm /0. 5 m; 测读器显示读数至 ± 0. 1 mm。
( 1) 测斜管的埋设。测斜管由塑料( PVC) 制成，每段管长 4m，管段之间由外包接头管连接，管内对称分布有四条十字型凹槽，管径 90 mm，它是测斜过程中探头的上下通道。将测斜管底部装上底盖，逐节组装，并固定在钢筋笼内受力主筋上。安装测斜管时，要求检查其内部的一对导槽，使它们分别与坑壁垂直/平行，避免测斜管的纵向旋转。在管节连接时必须将上、下管节的滑槽严格对准，以免导槽不畅通，损伤探头。支护桩混凝土浇筑完成后，用清水将测斜管内冲洗干净，将测头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍，以检查导槽是否畅通无阻( 特别是测斜管接头处) ，滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵，在未确认测斜管导槽畅通时，不允许放入探头。在测斜管管口处作好醒目标志，严密保护管口。在现场测量之前，务必按照孔位布置图编制完整的孔位列表，以与测量结果对应。
( 2) 水平位移测量。联结探头和测读仪，检查密封装置，电池充电情况( 电压) ，仪器是否正常读数。将探头插入测斜管，使滚轮卡在导槽上，缓慢下至孔底以上 0. 5 m 处。切记，不要把探头降到套管的底部，这有可能会损伤探头。测量自孔底开始，自下而上，沿导槽全长，每隔 0. 5 m 测读一次。为了提高测量结果的可靠度，在每一测量步骤中均需要一定的时间延迟，以确保读数系统的稳定。每次读数前应将探头在该位置稳定一段时间，以使其与环境温度及其它条件平稳。稳定的特征是测读仪上读数不再变化。测量完毕后，将探头旋转 180°，插入同一对导槽，按以上方法重复测量，前后两次测量时的各测点应在同一位置上。侧向位移的初始值应取连续三次测量且无明显差异之读数的平均值。
3. 3 钢管内支撑轴力
钢管内支撑采用振弦式反力计监测其轴力。内支撑反力计设在支撑靠近端头处布置。振弦式反力计能长期测量钢支撑轴力随施工进程的变化过程。测量钢支撑轴力时，需要配合专用安装架。施工时，在钢支撑安装过程中把支撑轴力计安装在活动端头与冠梁之间，并把导线引出。振弦式反力计承受压力使其内部数根钢弦的长度发生变化，自振频率随之改变。通过测定钢弦的自振频率或者频率模数值，即可按已确定的模式换算出轴力值。
监测过程中应注意: 测量时应随时计算、校核和分析监测数据。当出现异常值时，应及时进行复测，并分析原因，采取补救措施，以确保支护结构安全; 每次量测，均应及时做好记录，完整填写日报表，并绘制支撑内力与时间等有关因素关系曲线图。
3. 4 基坑隆起量监测
当基坑开挖到设计标高后，在方案规定的位置处埋设沉降板，按水准法测量基坑隆起。具体方法见 4. 5 有关内容。
3. 5 相邻地下管线、建筑物、地面沉降监测
( 1) 管线监测测点布置原则。为确保基坑周边市政管线不被损坏，首先向市政有关部门收集车站周边管线设计资料，并经过现场踏勘、核对，了解管线的真实平面位置和标高。由于各类管线设计、施工、管理十分复杂，且设计资料与管线竣工位置并不完全吻合，导致该项工作投入大量人力、物力，且没有获得准确可靠的管线分布资料。以下根据当前获得的资料，介绍地下管线、相邻建筑物及地面沉降监测方案; 在基坑施工过程中，可以根据现场条件变化，对该方案进行补充和完善。
受具体条件限制，本工程对迁移改线等暴露管线采用直接测量法，对地埋式隐蔽管线采用检查井中设标志点的方法测量。不论是迁移改线的暴露式管线，还是地埋式隐蔽管线，均按 30 m 左右的间距设置观测点，暴露式管线直接测量管壁沉降，地埋式隐蔽管线则监测其上部对应的地面沉降，间接监测地下管线安全。
( 2) 观测精度及技术要求。根据建筑变形测量规程( JGJ/T 8 －97) 》中第 3. 3. 1 条有关规定，本项沉降监测采用 DSZ2 级水准仪，配合铟瓦钢尺，按水准测微法施测。
应在标尺分划线呈像清晰和稳定的条件下进行观测。不得在日出后或日落前约半小时、太阳午天前后、风力大于四级、气温突变时以及标尺分划线呈像跳动而难以照准时进行观测。晴天观测时，应用测伞为仪器遮蔽直射阳光。
每个月应对水准仪及水准标尺的水准器和 i 角进行检查。当发现观测成果出现异常情况，并认为与仪器有关时，应及时进行检验与校正。
由往测转向返测时，两标尺应互换位置，并应重新整治仪器。在同一测站上观测时，不得两次调焦。转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后旋转方向，均应为旋进。
观测过程中发现的点位变动迹象、建筑物基础和墙体裂缝等情况，应做出书面记录，并画出草图。
根据工程实际情况，共设置水准基点 3 个( 由主体施工单位提供) 。水准基点选择在施工场地 50m 以外的稳定场地上，其高程应在首次观测之前由闭合水准测量确定，相应的闭合差应满足二级变形观测的精度要求。
4 报警值
根据实际监测数据对工程做出险情预报是一个重大的技术问题，关系着工程安全和施工进度等多方面因素，必须根据工程的具体情况，综合考虑各种实际因素，在实测数据的基础上及时作出判断。根据 GB50308 －2008《城市轨道交通工程测量规范》、GB50497 － 2009《建筑基坑工程监测技术规范》有关规定，结合郑州市工程经验，确定工程监测项目报警值分别为:
( 1) 支护桩顶水平位移。水平位移每天达到或超过 3mm，累计位移达到 24 mm;
( 2) 支撑轴力。当实测轴力( 应力) 大于设计抗力 70%时;
( 3) 基坑隆起。隆起量每天达到或超过 3 mm，累计隆起达到 30 mm;
( 4) 相邻地下管线变形。相邻测点间累计沉降差达到15 mm;
( 5) 相邻地面沉降。相邻地面沉降达到 30 mm;
( 6) 相邻建筑物沉降。相邻建筑物主要承重结构沉降差达到 0. 1%，或绝对沉降达到 15 mm。
当监测单位发出预警通报后，有关各方应及时互通情报，研究处理方案，有步骤地采取应急措施，及时排除险情，并通过跟踪监测来检验处理后效果，从而确保后续工程的安全。
5 监测工作组织及监测小组主要职责
( 1) 技术总负责人负责监测方案和监测计划的制定，报表的审核;
( 2) 项目负责人全面负责监测工作的组织与协调;
( 3) 测量组长负责方案的实施，包括测点埋设、日常量测、资料管理等;
( 4) 技术员分工掌负责各自监测设备，使用设备采集现场数据，并负责监测仪器的保养维修工作; 技术员负责及时进行量测值的计算和绘制图表，及时准确地将信息( 量测结果) 反馈到现场施工，以指导施 工;
( 5) 技术员每次量测结束后，及时进行数据计算和分析，当天将监测结果和可能出现的问题通知承包商主管工程师和监理工程师;
( 6) 现场监控量测，必须按监测方案认真组织实施，并与其它环节紧密配合，不得中断施工。
6 监测频率
根据《城市轨道交通工程测量规范》、《建筑基坑工程监测技术规范》中的有关规定，结合工程实际和设计要求，在工程桩和支护结构施工前测量有关项目基准值。监测频率见表 1。
参 考 文 献:
［1］ JGJ/T8 －1997，建筑变形测量规程［S］．
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