浅析复杂环境下地铁下沉式车辆段深基坑监测技术

浅析复杂环境下地铁下沉式车辆段深基
坑监测技术
摘要：在地铁工程施工中，由于其工程任务重、工程难点多，环境风险高、工程战线长、组织难度大等特点给工程建设带来了许多不确定因素，特别是基坑监测工作对整个施工过程有着重要的意义。

本文结合南京地铁2号线西延工程土建施工TA01标段鱼嘴停车场工程，分析了复杂环境下车辆段深基坑监测技术的应用。

关键词：复杂环境；车辆段；深基坑；监测技术
1工程概况
1.1 工程简介及周边环境
南京地铁2号线西延工程土建施工D2W-TA01标段范围为鱼嘴停车场由下沉广场和地上两部分组成，一期基坑总长345m，宽度91.4m，基坑深度约15.2m；二期基坑总长度81.6m，宽度13~21.6m，基坑放坡场坪后基坑深度约11.26m；三期基坑总长99.6m，宽31.3~76.6m，基坑深度约15.2m。

工程地处长江漫滩复杂软土区域，且基坑周边环境复杂，基坑施工自身风险较高且对周边环境影响大；基坑南侧为220kV电力管廊及秦淮新河防洪堤、西侧为大胜关大桥、北侧为有轨电车地下停车场。

1.2 地质水文条件
1.2.1 工程地质
本工程基坑开挖范围内土层主要为①-1杂填土、①-2-1素填土、①-2素填土、②-1a2+b2黏土、粉质黏土层、②-2b4淤泥质粉质粘土、粉质粘土层、②-3d3粉砂层、②-3b3-4+d3淤泥质粉质黏土、粉质黏土与粉砂互层。

开挖面位于
②-2b4淤泥质粉质粘土、粉质粘土层、②-3d3粉砂层、②-3b3-4+d3淤泥质粉质
黏土、粉质黏土与粉砂互层，开挖面附近及其下部为②-3b3-4+d3淤泥质粉质黏土、粉质黏土与粉砂互层、②-3d3粉砂层、②-4d2粉细砂层、②-5d1粉细砂层、②-6d1粉细砂层、③-4e含卵砾中粗砂等承压含水层组成的含水岩组。

1.2.2 水文地质
该工程场地场地南侧距离约120m为秦淮新河，，水深7~8m；根据勘察揭示
的地层结构和地下水的赋存条件，本场地地下水分为孔隙潜水、孔隙承压水和基
岩裂隙水。

潜水含水层主要分布于长江漫滩的浅部，承压水含水层主要分布于长
江漫滩的中下部，厚度大，对本工程施工影响较大。

2基准点布设方法
2.1 水平位移监测基准点
根据场地条件和本工程分坑实施的特征，一期基坑布设2个平面工作基点（TIP06~TIP07）二期及三期基坑布设2个平面工作基点（TIP08~TIP09），平面
工作基点选在离施工场地变形区外，最终工作基点位置依据现场条件布设保证相
互通视。

基准点及工作基点与基坑平面位置关系及附合线路示意图如下图2.1所示。

图2.1水平位移平面控制网布设示意图
2.2 沉降监测基准点
本工点使用测量中心提供的停车场两端首级高程控制点作为高程基准点，使
用电子水准仪Trimble DINI03根据现场围挡情况及点位布设情况设计水准观测
路线，相邻基准点之间的监测点可采用附合水准路进行观测，根据场地条件和本
工程分坑实施的特征，一期基坑布设2个高程工作基点（BM01~BM02）二期及三期基坑布设1个高程工作基点（BM03），水准点选在离施工场地变形区外稳定、永久性建筑物上，最终工作基点位置依据现场条件布设，基准点与工作基点间布设成附合水准路线。

图2.2高程控制网布设示意图
3监测方法
3.1 水平位移监测
水平位移监测网由基准点、工作基点和变形监测点组成，本工点工作基点分为一组，每组4个点布设在停车场围挡内，每点之间通视情况良好，且将全站仪架设在其中一个工作基点上，另外一个工作基点作为后视点，利用两点点位的高位优势，可直接对墙顶水平位移及立柱水平位移监测点进行观测。

每次作业时首先对起算点的稳定性进行检核，观测值与原采用值进行比较，若观测的水平角观测值与采用值较差大于3.6″（测角中误差1.8″的2倍）、距离值与原值的较差大于3mm(最弱边相对中误差1/7万，折算到100m的边约为1.5mm，限差取2倍中误差）时采用新值，否则采用原值。

其观测主要技术要求如下：
①水平角观测采用方向观测法，4测回观测，方向数多于3个时应归零。

方向数为2个时，应在观测总测回中以奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角，左角、右角平均值之和，与360°的差值不大于±4.88″。

②半测回归零数≤±4″；一测回中2倍照准差变动范围≤8″；同一方向各测回较差≤±4″；
③观测时为了减少望远镜调焦误差对水平角的影响，每一方向的读数正倒镜
不调焦完成；
④方位角闭合差≤±2.8″* （n为测站数）；
⑤测距应往返观测各3测回，并进行温度、气压。

3.2深层水平位移监测
（1）将测头导轮卡置在预埋测斜导管的滑槽内，轻轻将测头放入测斜导管中，放松电缆使测头滑至孔底，记下深度标志。

当触及孔底时，应避免过分冲击。

将测头在孔底停置约5分钟，使测斜仪与管内温度基本一致。

（2）将测头拉起至最近深度标志作为测读起点，每隔一定深度测读一个数，利用电缆标志测读测头至测斜管顶端为止。

每次测读时都应将电缆对准标志并拉紧，以防止读数不稳。

（3）将测头调转180°重新放入测斜导管中，将测头滑到孔底，重复上述步
骤在相同的深度标志测读，以保证测量精度。

通常采用正反测量的目的是为了提
高精度，导轮在正反向滑槽内的读数将抵消或减小传感器的零偏和轴对称所造成
的误差。

3.2 支撑轴力监测
3.2.1 钢筋混凝土支撑轴力监测
钢筋砼支撑轴力的测算：通过埋设在支撑断面位置的钢筋应力计所测数据经
率定系数计算，可得出断面位置上的主筋受力Pg。

假定同一断面处钢筋应变与混
凝土应变相等，因此支撑混凝土轴力Pz与主筋钢筋受力Pg之间有一比例关系：
式中：A：支撑身截面积；
Egh：支撑砼弹性模量(折算弹性模量)；
Ag1：钢筋砼断面的全部主筋(钢筋)截面积之和；
Ag2：单根钢筋应力计截面积；
Eg：钢筋弹性模量；
Ec：砼弹性模量。

由此可得断面位置的支撑轴力PZ。

3.2.2 钢支撑轴力的监测
（1）钢支撑轴力监测传感器的选择
钢支撑轴力量测选择端头轴力计（反力计）进行轴力测试。

将轴力计安装在钢支撑的端头，通过频率接收仪测得轴力计在某一荷载下的自振频率，然后按照一定的公式直接计算支撑轴力值。

（2）钢支撑轴力计算公式
钢支撑轴力计算可按下面公式进行：
式中 p——钢支撑轴力值
k——传感器的标定系数
f0——传感器在支撑受力前的初始自振频率
f——轴力计在某一荷载时测量的自振频率
3.3 沉降观测
该监测项目主要包括围护结构顶部竖向位移、周边地表沉降、建构筑沉降、管线沉降、立柱竖向位移、底板沉降等。

在基坑开挖和施工降水过程中，常引起
周围地面的下沉，从而造成地表、建筑物、管线等沉降。

为此，在基坑施工期间
必须对基坑周围的环境进行监测。

监测范围按照影响范围区分执行，在此范围内
的每一栋建筑物、管线、地表需布设适当的监测点。

从而了解周边环境的沉降变
化情况，是否会产生因基坑施工造成周围建筑物、地表产生沉降、倾斜或开裂的
不均匀沉降，影响管线的正常使用。

为了保证变形观测成果的可靠性，必须定期或不定期的对基准网和工作基点
网进行复测。

控制网复测周期根据控制点稳定情况和变形观测的精度需要来确定。

原则上规定：在基准网建成后，应在第一次施测结束后1个月进行一次复测。

实
施过程中根据控制点的稳定性调整复测周期，也可根据实际需要，仅进行局部复测，而非全面复测。

沉降观测遵循先控制后加密的原则，在观测前要检查维护监测控制网的可靠性。

沉降监测严格按照二等水准测量要求进行作业，在作业过程中采用相同的观
测路线和观测方法，使用同一仪器，并尽量长期固定司镜人员。

沉降计算方法如下：本次沉降=本次高程-上次高程
累积沉降=上次累积沉降+本次沉降
当日沉降量绝对值大于1mm(包括1mm)时，则认为沉降监测点发生了变形或
存在变形趋势；当累计沉降量绝对值大于2mm（包括2mm）时，则认为沉降监测
点发生了沉降变形。

结语
监测是对工程施工质量及其安全性用相对精确之数值解释表达的一种定量方
法和有效手段，是对工程设计经验安全系数的动态诠释，是保证工程顺利完成的
必需条件。

在预先周密安排好的计划下，在适当的位置和时刻用先进的仪器进行
监测可收到良好的效果，特别是在工程师根据监测数据及时调整各项施工参数，
使施工处于最佳状态，实行“信息化”施工方面起到日益重要的、不可替代的作用。

在地铁工程施工中，由于其工程任务重、工程难点多，环境风险高、工程战
线长、组织难度大等特点给工程建设带来了许多不确定因素，需要通过先进可靠
的手段，建立一个严密的、科学的、合理的监测控制系统，确保该工程及其周围
环境在施工期间的安全稳定。

参考文献
[1]杜磊峰. 轨道交通车站主体工程的基坑监测技术应用研究.智能城市，2021,7（20）.
[2]程香丽.深基坑工程施工变形的监测和分析.江西建材，2021（10）.
[3]林华捷.建筑深基坑监测技术探讨.工程建设与设计，2021（19）.
作者简介：秦国锋（1996.06-），男，江苏省连云港人，助理工程师，本科，国从事工作：基础设施施工管理工作。