3.济南市勘察测绘研究院 山东济南 250101
摘要：随着我国经济的发展，很多城市都将地铁建设作为城市发展的重点项目。在地铁建设过程中，深基坑支护施工质量对整体工程的影响很大，并且对保护周围环境起着非常重要的作用。基于此，文章中结合某一地铁站工程实际案例对深基坑围护桩顶的施工监测进行了探讨，以促进我国地铁事业的发展。
关键词：地铁站；深基坑；施工方案；控制措施
在现阶段深基坑施工技术得到了广泛的应用，在各类工程施工中都发挥了重要作用。本课题结合工程实例，对深基坑监测的监测范围与内容、监测频率、主要监测方法进行图片式直观的讲解，使学习者能够快速地掌握施工监测的基本知识，便于以后进行深入学习与认识。
1 工程概况
某地地下停车场，总用地面积95694.62m2，总建筑面积61435.35m2，是目我国在建的最大的全封闭地下停车场。基坑开挖采用明挖法施工，主要支护形式为土钉放坡支护、围护桩锚索支护、围护桩钢支撑支护三种形式。监测范围包括：基坑、明挖区间，以及结构线外缘两侧主要影响区范围内（或0.7～3倍基坑开挖深度）的地下及地面建筑物、构筑物、地下管线、地表及道路等。
2 监控量测深基坑的目的
深基坑监控量测是监视围岩稳定、判断基坑支护设计是否合理安全、施工方法是否正确的重要手段，施工监测主要包括施工监测、周边环境监测、现场巡视三个部分，通过监控量测，可以达到以下目的：
（1）通过对测量数据的分析处理，监测基坑稳定和周边建筑物、临近管线的沉降、变形情况，掌握变化规律、预测发展与趋势，保证基坑施工、周边建筑物、临近管线安全。
（2）将现场测量的数据、信息及时反馈，以修改和完善设计，使设计达到优质安全、经济合理。
（3）将现场测量的数据与理论预测值比较，用反分析法进行分析计算，使设计更符合实际，以便指导今后的工程建设。
3 具体围护桩监控方案
3.1 围护桩顶水平位移和沉降
3.1.1 监测目的
基坑开挖时伴随着土方的大量卸载，水土压力重新分布，原有的平衡体系被打破，围护墙作为维持新平衡体系的重要存在，承受水土压力而产生变形，在这种作用下发生水平位移和沉降。为反映施工期间支护体系变形情况，围护桩顶水平位移及沉降监测是必不可少的监测内容。
3.1.2 监测方法及原理
围护桩顶水平位移的测量方法较多，主要介绍以下几种：
（1）极坐标法。极坐标法是利用数学中的极坐标原理，以两个已知点为坐标轴，以其中一个点为极点建立极坐标系，测定观测点到极点的距离，以及观测点与极点连线和两个已知点连线的夹角从而来计算观测点坐标的方法。
由于极坐标是测定监测点的坐标，所以可以得到监测点在任意方向上的变化。其次，极坐标法设站灵活，只要已知一个点的坐标和一个后视方向就可以在点上设站、测量。因此，极坐标法可以有效地避开遮挡，顺利地采集监测数据。另外，极坐标可以一次测定多个方向的监测点，使得工作效率大大提高。以前由于极坐标法对仪器精度的要求较高，使其应用受到限制，使用较少；然而现在随着高精度仪器的普及，该方法使用的也越来越多。
（2）小角度测量法。小角度法是水平位移监测中常用方法，通过测定基准线方向与观测点的视线方向之间的微小角度来计算观测点相对于基准线的偏离值，根据偏离值在各观测周期中的变化确定位移量。由于所需测定的位移通常很细微，因此对位移的观测精度要求很高，需要采取各种提高观测精度的措施。
角度观测的测回数视仪器精度（应使用不低于DJ2的经纬仪）和位移观测精度要求而定。位移的方向根据Δβ的符号确定。工作基点在观测期间也可能发生位移，因此工作基点应尽量远离开挖边线，同时，两工作基点延长线上应分别设置后视检核点。为减少对中误差，有必要时工作基点可做成混凝土墩台，在墩台上安置强制对中设备。观测周期视水平位移大小而定，位移速度较快时，周期应短；位移速度减慢时，周期相应增长；当出现险情如位移急剧增大、出现管涌或渗漏、割去支护对撑或斜撑等情况时，可进行间隔数小时的连续观测。
（3）导线测量法。导线测量法就是通过从基坑外稳定的基点向基坑内观测点做闭合或者附和导线来测定观测点的变化的方法。导线测量最大的优势是基点和观测点之间不必通视，但是其观测的工作量大，操作起来比较麻烦，精度也不高，所以使用的较少。该方法一般是在基坑周边建筑物特别密集的时候，用于工作基点的稳定性的检查。
本文围护桩顶水平位移采用极坐标法或小角度测量法，使用全站仪进行量测；围护桩顶沉降采用几何水准测量方法，使用水准仪进行量测。采用相对高程系，建立水准测量监测网，参照水准测量规范要求用水准仪引测。
3.1.3 测点初始值的采集
围护桩顶水平位移和沉降监测点在基坑开挖前，应连续三天对监测点的进行数据采集，取三天监测数据的平均值为初始值，并在基坑开挖前对监测点初始值进行上报与审批。
3.1.4 数据分析处理
水平位移计算：视现场实际情况采用极坐标法或小角度法进行测量。
极坐标法：观测时在基准点A架设全站仪、在后视点B和监测点P架设棱镜，利用全站仪的测角功能测定夹角β，用全站仪的测边功能测定边长SAP。再按以下公式可计算出监测点P的坐标（xP，yP）。
小角度法：由于小角法测定的水平位移只能反映监测点垂直于工作基线方向上的变化，所以设定的工作基线的方向应垂直于需观测的水平位移方向，而小角法观测的变形量是各监测点相对于基准点的变化量，所以基准点应设在安全稳固、通视且方便观测的区域。因此，按上述要求，将工作基点A布置在基坑边线延长线上，测量时仪器架于A点，监测P架设棱镜，后视点B为控制点，AB连线为零基准线，使用全站仪或经纬仪精确测出BAP前后两次测量的角度，从而得到两次的角度变化量，并按下式计算偏离值：
3.2 围护桩体深层水平位移
3.2.1 监测目的
主要是对基坑开挖阶段围护桩体纵深方向的水平变位进行监控，其数据与桩顶水平位移数据、桩顶沉降数据联合分析，反映施工期间支护体系的变形情况。
3.2.2 监测方法及原理
围护桩体深层水平位移采用测斜仪进行监测，测斜管是内壁带有导槽的垂直空心管，监测时将测头导轮插入测斜管导槽内，缓慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿导槽全长每隔0.5m读一次数据，记录测点深度和读数。测读完毕后，将测头旋转180°插入同一对导槽内，以上述方法再测一次。
3.2.3 测点布设
测斜管在基坑开挖1周前埋设，测斜管埋设采用绑扎埋设的方式。绑扎埋设通过直接绑扎或设置抱箍等将测斜管固定在桩钢筋笼上，入槽孔后，浇注混凝土。
4 结 论
由于经济的迅猛发展，高速公路成为带动地方经济连接各个城市的重要纽带，在大兴土木的同时也为高速公路深基坑的承受能力带来巨大的考验，在深基坑的围护工程中，应该加大力度，只有借助施工监测技术将深基坑围护好，才能保证公路的施工质量以及道路的畅通。
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论文作者:胡广磊1,刘池2,孔刚3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/4
标签：位移论文; 基坑论文; 测量论文; 水平论文; 深基坑论文; 基点论文; 极坐标论文; 《基层建设》2018年第29期论文;