明挖隧道监控量测技术及应用

明挖隧道监控量测技术及应用

发表时间：2020-03-31T06:49:57.950Z 来源：《房地产世界》2019年16期作者：耿忠

[导读] 在城市明挖法设计的隧道深基坑施工过程中，现场监控量测是确保施工安全、指导基坑支护设计及修正支护参数的重要技术依据之一，已为隧道施工安全的重要环节，利用施工过程中监控量测结论可以实时掌握主体施工过程中的稳定状态，为了保证障现场的施工安全，可以优化相应施工参数，完善理论结果和边墙施工时机提供有力的依据。

耿忠

中铁六局集团太原铁路建设有限公司西南环线项目部山西省太原市 030001

摘要：在城市明挖法设计的隧道深基坑施工过程中，现场监控量测是确保施工安全、指导基坑支护设计及修正支护参数的重要技术依据之一，已为隧道施工安全的重要环节，利用施工过程中监控量测结论可以实时掌握主体施工过程中的稳定状态，为了保证障现场的施工安全，可以优化相应施工参数，完善理论结果和边墙施工时机提供有力的依据。主要介绍了城市明挖隧道监测的工艺、项目、测点布设、监测的方法、量测结果的分析与应用。

关键词：隧道深基坑安全施工；监控量测；数据分析与应用

1.工程概况

太原铁路枢纽西南环工程东晋隧道明挖段起址里程为DK0+400－DK1+146，沿线经过重机铁路专用线、玉门河及部分居民区。隧道建筑界限采用《标准轨距铁路建筑限界》（GB146.2－83）所规定的适用于单线电化牵引的隧道建筑限界，轨面以上净空面积为66.43m2，围护结构为钻孔灌注桩，支撑采用φ609钢管支撑，隧道主体结构为地下一层框架结构。

2.监测内容及项目

根据相关规范规定，本项目基坑工程项目属1级基坑，根据本工程的要求、周围环境、基坑本身的特点及相关工程的经验，按照安全、经济、合理的原则，拟设置监测内容和项目如下：

①地表沉降。

②基坑围护结构桩顶垂直位移（沉降）。

③基坑围护结构桩顶水平位移

④围护墙内力。

⑤支撑内力；

⑥围护墙深层水平位移；

⑦锚杆（土钉）拉力。

3.高程基点的布设与保护

3.1 高程基点的布设

本工程监测布设3个高程基准点，作用为于校核工作基准点变形，基准点的埋设应远离基坑5～10倍开挖深度外的地点，编号为J1～

J3；在远离基坑的地方设置水准工作基点3个，编号为S1～S3；作用为竖向位移的测量，编号为DS1～DSn；位移工作基点应在监测过程中时不定期进行校核。

高程基点使用不锈钢墙水准标志，布设在稳定的建筑物上；或采用钢筋混凝土普通水准标示，设置在稳固的地点，工作基点采用水平位移观测墩，施工过程中中误差的误差不超过±0.1mm。

控制网布设宜采用场地内加密施工控制网，且保证每个控制点临近应选取至少两个点作为定向基点，以保证必要的检核条件。或者根据现场情况在基坑50米以外埋设永久标志，埋设4个基准点，建设4个观测台仪器墩。仪器墩做法如下图1。

图1 仪器墩示意图

3.2 基准点的保护

因工期较长，开挖土方、机械使用不当等很容易损坏埋设好的施工观测点。为保证监控量测工作的连续性，测点保护尤为重要。一般使用的测点保护方法有：

（1）基准点的设置位置、材质应符合相关规范及办法；

（2）测点应设置新明警示标识；

（3）监测人员及现场管理人员建立联系机制，现场要配备固定人员测点进行保护。

图2 常见测点保护装置示意图

4.监测方法及精确

监测所需使用的监测方法及监测精度见下表1

表1 监测方法及精度要求

4.1深基坑围护结构的桩顶垂直位移监测

（1）监测仪器：全自动电子水准仪（或高精度水准仪），铟钢尺等。

（2）测点埋设：围护桩顶埋设水平位移观测点。测点应采用钢筋设置于桩的顶部；钢筋上应提前留有相关标志，如十字丝，以备观测使用，并有基坑每边中部位置应布置测桩。

（3）监测方法：高程观测仪器为电子精水准仪，铟钢尺，每次监测工作应闭合检查。

（4）竖向位移精度要求

围护墙（边坡）顶部、基坑周边地表和邻近建筑物的竖向位移监测精度应根据其竖向位移报警值按表2确定表2 竖向位移监测精度要求（mm）

注：监测点测站高差中误差是指相应精度与视距的几何水准测量单程一测站的高差中误差

4.2基坑围护结构桩顶水平位移监测

（1）监测仪器：高精度全站仪，棱镜等。

图3 高精度全站仪及棱镜

（2）测点埋设：同4.1基坑围护结构桩顶垂直位移（沉降）测点埋设。在围护墙顶设置的水平位移观测点兼做垂直位移（沉降）测点。布设测点时，用冲击钻“φ12”型钻头在安设位置钻深约100mm的孔。将固定杆打入孔内，并检查固定杆的牢固性。将微棱镜固定在固定杆上，安设时采用全站仪架设于工作基点，配合微棱镜的固定，保证棱镜朝向测站方向。安设完成后必须检查固定杆及微棱镜的稳定性，如有松动或不合格监测要求必须重新安设。安设完成后如下图4。

图4 微棱镜安装照片

（3）观测方法：水平位移的观测方法很多，主要有视准线法、小角度法、极坐标法、前方交会法、后方交会法、控制网法、激光准直法等，可根据现场情况和工程要求灵活应用，本项目可采用视准线法或前方交会法，

①视准线法，也称为轴线法，该方法适用于基坑直线边及直线支撑杆体的水平位移的观测，如图5所示，场地有条件者，可沿基坑某一测量边向后2倍开挖深度距离外设置测站。场地狭小时，可将测站设在基坑支护结构的转角上，所测得的位移值是相对基坑转角外的位移值，初始值要测两遍，以保证无误，以后每次观测结果与初值比较，求得测点的水平位移量，A、B连线方向与工作基点到监测点的夹角宜小于5度，并与基坑边大致平行。

图5 视准线法监测示意图

②前方交会法，根据两个以上控制点的坐标及观测角值确定监测点坐标的方位，如图5所示，在三角形ABP中，A、B两点为已知控制点，在A、B两点设站，测得、两角，通过坐标正算求得P的坐标、。P点的坐标计算公式为：

（1）

式中：为测角中误差；为测会基线长。交会基线长并不要求过高的观测精度，一般为1/5000的相对精度即可满足需要，基线S过长是不利的，100～200m左右最佳，且时对减小误差有利。