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摘要：深基坑土方開挖及支護(hù)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(hào)線二期工程安通街車輛基地土方開挖及支護(hù)工程為背景，基于基坑監(jiān)控測(cè)量技術(shù)，采用全站儀、測(cè)傾儀、振弦式頻率測(cè)定儀等設(shè)備構(gòu)建施工監(jiān)控量測(cè)系統(tǒng)，開展深基坑土方開挖及支護(hù)工程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。詳細(xì)介紹了監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容和方法，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)位超過警戒值，典型斷面支護(hù)樁體的累計(jì)變形值以及變化速率均滿足控制標(biāo)準(zhǔn)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(hù)工程；監(jiān)控量測(cè)

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(diǎn)。唐業(yè)清教授[1]調(diào)查與分析了103項(xiàng)基坑工程事故，指出我國(guó)深基坑工程事故率較高，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在施工過程中，在確保深基坑支護(hù)工程自身質(zhì)量安全的同時(shí)，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(gè)安全的工作環(huán)境[2-7]。在施工要點(diǎn)方面，趙震和王浩[8]總結(jié)了深基坑及地下連續(xù)墻支護(hù)工程施工監(jiān)控要點(diǎn)。劉富明[9]找出影響深基坑支護(hù)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(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)。何軍等[10]結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，從時(shí)間演化和空間分布兩方面對(duì)小凈距立體交叉隧道施工圍巖-支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。在施工監(jiān)控新技術(shù)運(yùn)用方面，殷志堅(jiān)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(shí)時(shí)獲得大截面型鋼混凝土梁施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面，李朝陽(yáng)等[12]采用WBS法確定基坑施工風(fēng)險(xiǎn)因素，建立地鐵基坑施工風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。張子義[13]以實(shí)際工程為例，對(duì)砂土層地鐵深基坑施工開挖各工況的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。其評(píng)估結(jié)果與實(shí)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(guó)[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(hù)圍護(hù)工程的施工監(jiān)理工作，對(duì)工程實(shí)施中監(jiān)理質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了分析，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了對(duì)深基坑支護(hù)工程實(shí)施監(jiān)理工作的重要性。本文依托哈爾濱市軌道交通3號(hào)線二期工程安通街車輛基地土方開挖及支護(hù)工程，建立了完善的施工監(jiān)測(cè)方案，詳細(xì)地介紹了施工量測(cè)方法，并對(duì)施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，可為類似工程施工與設(shè)計(jì)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(hù)工程概況

哈爾濱市軌道交通3號(hào)線二期工程安通街車輛基地土方開挖及支護(hù)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(diǎn)里程為SSK0+000.000-SSK1+235.000，全長(zhǎng)1235米。區(qū)間共設(shè)置兩組風(fēng)井、2個(gè)出入口及1處廢水泵房；其中1號(hào)風(fēng)井位于起點(diǎn)里程左端，埋深8.1m；2號(hào)風(fēng)井位于終點(diǎn)里程南側(cè)，埋深18.1m；1號(hào)出入口位于里程SSK0+014.300- SSK0+023.400處，埋深8.7m；2號(hào)口起點(diǎn)位于SSK1+216.300處，長(zhǎng)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?yàn)閮啥讼蛑虚g2‰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L(zhǎng)SK0+000.000，終點(diǎn)里程為L(zhǎng)SK0+702.467，全長(zhǎng)702.467米。為連接場(chǎng)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?yàn)?1.3‰與2‰組成的V字坡。敞開段與暗埋段分界里程為L(zhǎng)SK0+150.000。

1.2工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆探揭示及對(duì)地層成因、年代的分析，本工點(diǎn)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(jì)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(biāo)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(duì)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(zhǎng)期滲漏。

1.3工程風(fēng)險(xiǎn)源

工程自身風(fēng)險(xiǎn)。本站基坑最深處達(dá)18.1m，基坑為自身風(fēng)險(xiǎn)源。為確保基坑安全，對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)采取預(yù)防為主的措施，提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)并采取針對(duì)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(fēng)險(xiǎn)包括圍護(hù)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。為確保基坑周邊環(huán)境安全，對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)采取預(yù)防為主的措施。

2監(jiān)測(cè)方案

2.1監(jiān)控量測(cè)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(cè)資料，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)工作必測(cè)項(xiàng)為必須進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)的項(xiàng)目，此類項(xiàng)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(cè)內(nèi)容如表1所示。施工現(xiàn)場(chǎng)巡查是對(duì)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(jìn)行的變形監(jiān)測(cè)，同時(shí)也包括對(duì)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(zhǔn)路線形式，按照二等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求進(jìn)行觀測(cè)，地表沉降測(cè)點(diǎn)埋設(shè)示意圖如圖2（a）。觀測(cè)儀器采用Trimble DINI03電子水準(zhǔn)儀，采用電子水準(zhǔn)儀自帶記錄程序，記錄外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)文件。隨后采用科傻平差軟件進(jìn)行平差。邊坡頂部水平、豎向位移監(jiān)測(cè)采用獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)，坐標(biāo)軸與基坑邊線方向一致，測(cè)量時(shí)在強(qiáng)制歸心對(duì)中墩的水平位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)上設(shè)站，并選取遠(yuǎn)處的另一個(gè)固定水平位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)作為定向，進(jìn)行觀測(cè)。取與基坑邊線垂直方向的坐標(biāo)增量作為觀測(cè)點(diǎn)的本次位移量，各次位移量之和即為該點(diǎn)的累計(jì)位移量。支護(hù)樁頂水平、豎向沉降監(jiān)測(cè)。待監(jiān)測(cè)的構(gòu)件澆筑或安裝完成且混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，在結(jié)構(gòu)頂部預(yù)埋或設(shè)置可安裝棱鏡的強(qiáng)制歸心標(biāo)，作為水平位移測(cè)點(diǎn)，水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)與豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共用。支護(hù)樁水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)示意圖如圖2（b）建筑物沉降監(jiān)測(cè)。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(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(gè)測(cè)點(diǎn)，拐角及距離區(qū)間隧道最近處布設(shè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)應(yīng)注意避開如雨水管、窗臺(tái)線、電器開關(guān)等有礙設(shè)標(biāo)與觀測(cè)的障礙物。樁體深層水平位移采用埋設(shè)測(cè)斜管的方法進(jìn)行，樁體內(nèi)測(cè)斜管采用預(yù)埋設(shè)，將各節(jié)測(cè)斜管與樁體或鋼筋牢固固定后，隨鋼筋籠下入。測(cè)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(jì)直接測(cè)量。將軸力計(jì)支架焊于鋼管橫撐固定端，架設(shè)橫撐時(shí)將軸力計(jì)放入支架內(nèi)，并保護(hù)好引線。鋼支撐軸力計(jì)安裝示意圖如圖2（e）暗挖區(qū)監(jiān)測(cè)斷面按照10m設(shè)置一個(gè)橫向斷面。每個(gè)監(jiān)測(cè)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(cè)點(diǎn)。每個(gè)斷面上共4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn), 暗挖區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)示意圖如圖2（f）。采用收斂計(jì)進(jìn)行凈空收斂監(jiān)測(cè)時(shí)，即通過監(jiān)測(cè)布設(shè)于區(qū)間隧道管片上的兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離，求出與上次量測(cè)值之間的變化量即為此處兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)方向的凈空變化值。

2.2監(jiān)控量測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50911-2013）和設(shè)計(jì)文件要求，監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。

3監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)。其中Ⅱ區(qū)施工進(jìn)度為基坑開挖長(zhǎng)度180米，開挖深度3至9米。Ⅵ區(qū)施工進(jìn)度為初期支護(hù)已全部完成。表3為安通街車輛基地Ⅱ區(qū)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表，將各監(jiān)測(cè)指標(biāo)的變化速率與累計(jì)最大變化值與表2控制標(biāo)準(zhǔn)值比較可知，Ⅱ區(qū)的地表沉降、建筑物沉降等監(jiān)測(cè)指標(biāo)均變化正常。表4為Ⅵ區(qū)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)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(diǎn)位超過警戒值。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核和分析研判，采取后續(xù)加強(qiáng)該點(diǎn)位監(jiān)控跟蹤的應(yīng)對(duì)措施，針對(duì)異常部分進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，防范風(fēng)險(xiǎn)。圖3為Ⅱ區(qū)支護(hù)樁體水平位移隨深度變化圖，可以看出典型斷面支護(hù)樁體的累計(jì)變形值以及變化速率均滿足控制標(biāo)準(zhǔn)值，且樁身變形連續(xù)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常，該孔位及周邊穩(wěn)定無異常。

4結(jié)語(yǔ)

以哈爾濱市軌道交通3號(hào)線二期工程安通街車輛基地土方開挖及支護(hù)工程為背景，建立了施工監(jiān)控量測(cè)系統(tǒng)，得到以下結(jié)論：（1）明挖區(qū)的監(jiān)測(cè)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(hù)樁頂豎向沉降、支護(hù)樁頂水平位移、支護(hù)樁體水平位移、邊坡水平位移；暗挖區(qū)的監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂。（2）監(jiān)控量測(cè)值控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范及設(shè)計(jì)文件，對(duì)變化速率和累計(jì)值做控制。（3）安通街車輛基地Ⅱ區(qū)（明挖段）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常，Ⅵ區(qū)（暗挖段）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有少數(shù)幾個(gè)點(diǎn)位超過警戒值，需要后續(xù)對(duì)該點(diǎn)位加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，防范施工風(fēng)險(xiǎn)。

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