中交第三航务工程局有限公司交建工程分公司
摘要：：结合我单位施工的地铁车站基坑的施工经验，讨论地铁施工过程中基坑变形、地表沉降及构筑物变形的监测原理方法和注意事项，以咨借鉴。
关键词：施工监测；监测目的；监测方法
前言：公司所承建的青岛地铁R3线和杭州地铁10号线周围建筑物居多，地铁车站开挖深度较大，基本在20米以上，地下结构的施工，会引起周围地表下沉，地面建筑物、构筑物的沉降和变形，如果控制不善，极有可能造成地面建筑物的倾斜，甚至墙体开裂，应加以严格控制。监控量测对于了解各种变形、及时发现安全隐患起着至关重要的作用。本文将就施工过程中，支护体系以及周边环境的监测意义及方法进行简要探讨。
一、监测内容
本文主要就地铁车站基坑支护系统和红线两侧主要影响区范围内地面建筑物、构筑物、地表等位移沉降等进行研究。地下管线、地下水等监测也非常重要，因涉及交叉专业较多，本文暂不做讨论。
1.1监测项目及技术要求
根据相关文件要求，监测项目及技术要求如下表。
表1.1-1基坑监测项目、测点布置和监测控制值
说明：在施工前应做好周边建筑物、构筑物、地下管线的调查和记录工作，确定需保护的重要建筑物、构筑物以及管线，并施工前应进行安全评估，并由相关单位明确其允许变形值及沉降值等指标，同时对其进行重点的监控量测。表中内容布置与控制值是参考标准和依据，确切的控制值按照设计图纸。
1.2监测控制网的布设
为做好各项监测，首先应布设控制网。点位应设于稳定、可靠、施工影响范围以外的地方，尽可能的远离车辆经过的道路以及位移沉降较大的地点，用钻机成孔，孔内置入钢筋，然后灌注混凝土，周围做保护井，上部装保护盖，以保护控制点。根据有关要求及经验，可按以下方法埋设：
（1）用Φ80mm钻具，开挖直径约80mm，深度达砂卵石层、岩层；
（2）清除渣土，向孔内注入清水养护；
（3）将在孔中置入Φ24～40mm的钢管（≥Φ18mm的钢筋），顶部用帮条焊，焊接测量标志，露出砼面约2cm左右；
（4）灌入标号≥M25的砂浆，震动密实，砂浆顶面距地表距离5cm左右；
（5）上部加装保护盖；
（6）进行养护15天以上。
二、基坑工程监测
2.1围护桩顶水平位移和沉降
2.1.1监测目的
地铁基坑开挖时，土方陆续卸载，压力重新分布，打破了原有水土压力平衡，围护墙维持新平衡体系，承受周围水土压力，进而发生变形，桩顶位置会发生位移和沉降。此项监测必不可少。它反映了地铁基坑开挖以及主体施作过程中支护体系变形情况。
2.1.2监测方法及原理
位移观测宜采用极坐标法，用高精度全站仪测量，按照有关测量规范要求实施。测量监测点与基点间的角度、距离，计算各测点坐标，记录初始值，以后各期的观测值与初始值相比较，分析变形量。
沉降观测使用高精度的水准仪，结合以往经验，使用了徕卡DNA03，也有用天宝的DINI进行量测，采用相对高程，在所测区域范围内建立高程观测控制网，按照有关水准测量规范引测。为保证数据的可靠性，在施工前就要测定监测点的初始值。
2.2.围护桩体深层水平位移
2.2.1监测目的
对围护桩深层水平位移进行监控，其测量数据应与桩顶水平位移数据、桩顶沉降数据一起联合分析，才能真实的反映地铁基坑开挖以及主体施作过程中支护体系的水平、位移变形情况。
2.2.2监测方法及原理
深层水平位移多采用测斜仪监测，测斜管是垂直空心管，监测时将导轮放入测斜管导槽中，缓缓放至管底，然后由管底向上，缓缓拉出，隔0.5m读数一次，记录测点深度和读数。完成后把测头旋转180°，然后放入同对导槽中再测量一次，深度同第一次。每一深度的正反读数值，它们的绝对值应相同。当出现读数异常时，应予以补测。
2.3支撑轴力
2.3.1钢支撑轴力
（1）监测目的
围护墙体及钢支撑体共同承担了地铁基坑外侧的侧向水土压力，如实际钢支撑轴力与钢支撑在平衡状态下应能承担的轴力不一致，可能会引起支护体系失稳。为监测地铁基坑施工过程中钢支撑的内力状态，应设置钢支撑轴力监测点。
（2）监测方法和原理
钢支撑轴力的监测，采用振弦式轴力计进行测量，钢支撑中心线和轴力计中心线应吻合良好，当钢支撑受压，轴力计中弹性钢弦张力将会发生变化，从而钢弦的振动频率发生改变，测出钢弦频率的变化，就可以测出所受作用力的大小。
2.3.2混凝土支撑轴力
（1）监测目的
围护墙体及混凝土支撑体共同承担了地铁基坑外侧的侧向水土压力，如实际混凝土支撑轴力与混凝土支撑在平衡状态下应能承担的轴力不一致，可能会引起支护体系的失稳。为监测地铁基坑施工过程中混凝土支撑的内力状态，应设置混凝土支撑轴力监测点。
（2）监测方法及原理
混凝土支撑轴力的监测，采用表面应变计测量，安装于混凝土支撑表面；每根支撑至少在每个支撑立面安装一组传感器，同时应变计的变形方向须与支撑轴线方向一致，这样才能保证所测应变为混凝土支撑轴线方向的变形。
三、周边环境监测
3.1地表沉降
3.1.1监测目的
地表沉降是地下结构监测施工基本监测项目，它直接反映基坑周边土体变化情况。
3.1.2监测方法及原理
地表沉降，使用高精度的水准仪，结合以往经验，在所测区域范围内建立高程观测控制网，按照有关水准测量规范引测。为保证数据的可靠性，在施工前就要测定监测点的初始值。
3.2建筑物沉降和倾斜
3.2.1监测目的
地下结构的施工，地面建筑物、构筑物的沉降和变形，如果控制不善，极有可能造成地面建筑物的倾斜，甚至墙体开裂，应严格控制。
3.2.2监测方法及原理
沉降情况，观测方法类似与本文上述地表沉降的方法，不再赘述。
倾斜情况，可通过差异沉降值与宽度的比值求出倾斜度。差异沉降可通过同一建筑物上不同监测点的沉降值、监测点的水平距离等关系求得。
四、监测成果
完成现场测量后，及时对现场观测成果进行数据整理，编制图表、说明，使之成为使用成果；所得资料保存于施工现场，便于核查。具体细部操作本文暂不做探讨。
结语
在地铁基坑开挖过程中，各项监测成果直接反映施工期间支护的变形情况，对于结构以及周边建筑物和构筑物安全有着至关重要的意义，我们应予以充分的重视！
参考文献：
[1]《城市轨道交通工程监测技术规范》GB50911-2013
[2]《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
[3]《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
[4]《工程测量规范》GB50026-2007
[5]《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008