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摘要：深基坑土方開挖及支護工程是復雜系統工程，施工技術復雜，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，基于基坑監控測量技術，采用全站儀、測傾儀、振弦式頻率測定儀等設備構建施工監控量測系統，開展深基坑土方開挖及支護工程的實時監測。詳細介紹了監控量測內容和方法，并對監測數據進行了分析，發現Ⅵ區的拱頂沉降變化正常，但地表沉降和凈空收斂有少數點位超過警戒值，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。

關鍵詞：深基坑；土方開挖；支護工程；監控量測

概述

深基坑工程是指基坑開挖深度超過5m（含5m）的基坑，深基坑工程具有復雜系統工程特點。唐業清教授[1]調查與分析了103項基坑工程事故，指出我國深基坑工程事故率較高，造成了巨大的經濟損失。在施工過程中，在確保深基坑支護工程自身質量安全的同時，還要保證基坑周邊建筑物及各類管網的安全，為基坑內工程提供一個安全的工作環境[2-7]。在施工要點方面，趙震和王浩[8]總結了深基坑及地下連續墻支護工程施工監控要點。劉富明[9]找出影響深基坑支護結構不足的原因，著重探討和分析建筑工程深基坑開挖與支護施工技術要點。何軍等[10]結合現場監測試驗，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-支護結構穩定性進行了研究。在施工監控新技術運用方面，殷志堅等[11]探索了基于物聯網技術的無線傳輸功能，用于實時獲得大截面型鋼混凝土梁施工監控數據。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。其評估結果與實際情況相符，該模型可信度較高。在基坑事故預防方面，周保國[14]梳理了基坑事故的影響因素，提出了相應的預防措施。謝士德[15]結合南方某大型綜合體工程深基坑支護圍護工程的施工監理工作，對工程實施中監理質量控制要點進行了分析，進一步強調了對深基坑支護工程實施監理工作的重要性。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測方案，詳細地介紹了施工量測方法，并對施工監測數據進行了分析，可為類似工程施工與設計提供參考。

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，包括試車線和聯絡線兩部分。試車線位于車輛基地內北側，起于車輛基地西段紅星路東側，向東止于三環路西側；起終點里程為SSK0+000.000-SSK1+235.000，全長1235米。區間共設置兩組風井、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，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；區間埋深8.1-18.7m，區間縱向為兩端向中間2‰的V字坡。聯絡線位于車輛基地內中部，起于車輛基地西南側，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。為連接場區與地下試車線的重要通道；區間在敞開段內設置1處雨水泵房；區間埋深7.3-16.6m，區間縱向為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工程地質條件

根據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。第四系中更新統上荒山組湖積層、第四系中更新統下荒山組沖積層。標段線位于崗阜狀平原地貌中，根據地下水賦存條件，地下水類型主要有第四系孔隙承壓轉無壓水和上層滯水。孔隙承壓轉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。為確保基坑安全，對工程風險應采取預防為主的措施，提前發現風險并采取針對性的預防措施，從源頭上避免工程事故的發生。環境風險包括圍護結構冬季凍害、周邊道路沉陷及開裂、深基坑開挖引發地面不均勻沉降導致的建筑物傾斜。為確保基坑周邊環境安全，對環境風險應采取預防為主的措施。

2監測方案

2.1監控量測內容

施工監控可為施工提供可靠連續的監控量測資料，指導現場施工，預防工程破壞事故和環境事故的發生。監控量測工作必測項為必須進行監控量測的項目，此類項目往往能最直觀的反映出結構體的形變和受力狀況；結合本車站的施工方法及結構特征，主要監控量測內容如表1所示。施工現場巡查是對基坑周邊1～3倍開挖深度范圍內的建（構）筑物、管線、道路等進行的變形監測，同時也包括對基坑周邊環境的安全巡查。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，記錄外業觀測數據文件。隨后采用科傻平差軟件進行平差。邊坡頂部水平、豎向位移監測采用獨立的坐標系統，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測基準點上設站，并選取遠處的另一個固定水平位移監測基準點作為定向，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、豎向沉降監測。待監測的構件澆筑或安裝完成且混凝土達到一定強度后，在結構頂部預埋或設置可安裝棱鏡的強制歸心標，作為水平位移測點，水平位移監測點與豎向位移監測點共用。支護樁水平位移監測點埋設示意圖如圖2（b）建筑物沉降監測。根據建筑物調查的結果，直接在建筑墻上布設沉降點，監測點埋設示意圖如圖2（c）。在施工影響范圍內臨近隧道側間隔15m布設1個測點，拐角及距離區間隧道最近處布設測點。測點范圍布設應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時應注意避開如雨水管、窗臺線、電器開關等有礙設標與觀測的障礙物。樁體深層水平位移采用埋設測斜管的方法進行，樁體內測斜管采用預埋設，將各節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，架設橫撐時將軸力計放入支架內，并保護好引線。鋼支撐軸力計安裝示意圖如圖2（e）暗挖區監測斷面按照10m設置一個橫向斷面。每個監測斷面在拱頂、兩側拱腰處布設豎向位移和凈空收斂的監測點。每個斷面上共4個監測點, 暗挖區監測點布設示意圖如圖2（f）。采用收斂計進行凈空收斂監測時，即通過監測布設于區間隧道管片上的兩個監測點之間的距離，求出與上次量測值之間的變化量即為此處兩個監測點方向的凈空變化值。

2.2監控量測控制標準

依據《城市軌道交通工程監測技術規范》（GB50911-2013）和設計文件要求，監測控制標準如下表所示。

3監測數據分析

由于篇幅限制，本文僅介紹安通街車輛基地Ⅱ區（明挖段）和Ⅵ區（暗挖段）的監測數據。其中Ⅱ區施工進度為基坑開挖長度180米，開挖深度3至9米。Ⅵ區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區監測統計表，將各監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區的地表沉降、建筑物沉降等監測指標均變化正常。表4為Ⅵ區監測統計表，由表4可知，Ⅵ區的拱頂沉降變化正常，但地表沉降和凈空收斂有少數點位超過警戒值。經過現場復核和分析研判，采取后續加強該點位監控跟蹤的應對措施，針對異常部分進行重點監測，防范風險。圖3為Ⅱ區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，監測數據正常，該孔位及周邊穩定無異常。

4結語

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，建立了施工監控量測系統，得到以下結論：（1）明挖區的監測內容包括地表沉降、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；暗挖區的監測內容包括地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂。（2）監控量測值控制標準應符合相應規范及設計文件，對變化速率和累計值做控制。（3）安通街車輛基地Ⅱ區（明挖段）監測數據正常，Ⅵ區（暗挖段）的監測數據有少數幾個點位超過警戒值，需要后續對該點位加強監測，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