天津地铁软土地层基坑监测的研究

【摘 要】天津地铁北宁公园车站建设项目位于软土地层区，地质条件敏感，施工难度大。在基坑开挖及施工过程中，使用SET 1X全站仪和拓普康AT-B2+OM5型精密水准仪进行变形监测工作，为安全施工提供了准确可靠的变形监测数据。

【关键词】软土地层；变形监测；基坑

1 引言

工程建设范围属软土地层区域，施工难度大，要求高，为了了解施工中地表隆陷情况及其规律， 为业主提供及时、可靠的信息用以评定地铁施工对周边环境的影响，最大限度地规避风险，对可能发生的危机及运营安全、结构安全的隐患或事故提供及时、准确地预报，在地铁车站建设时，需要进行基坑监测工作。

北宁公园站位于中山北路路中，横跨养鱼池路。车站总净长285.000m，标准段净宽19.3m，为地下二层10m宽岛式站台车站。基坑开挖深度约为17.50m，主要采用明挖顺筑法施工，其中横跨养鱼池路长度23.5m部分采用盖挖逆作法施工。围护结构采用800厚地下连续墙。

2 工程地质水文地质概况

2.1 工程地质概况

天津地处华北平原，属海积、冲积低平原，场地地势略有起伏，本场地各孔孔口大沽高程介于3.89～1.57m之间。根据勘察资料，该场地开挖范围内，自上而下包含以下地层：①1层杂填层；①2层素土层；③1层粘土；④1层粉质粘土；④2层粉土；⑥1层粉质粘土；⑥3层粉土；⑥4层粉质粘土；⑦层粉质粘土；⑧1层粉质粘土；⑧2层粉土；⑨1层粉质粘土；⑨2-1层粉土；

2.2 水文地质概况

根据地基土的岩性分层，室内渗透试验结果，场地以下50m以上可划分为3个含水层：

（1）潜水含水层：⑥4层粉质粘土以浅为潜水含水。含水介质颗粒较细，-地下水径流十分缓慢。勘察期间初见水位埋深2.4-3.5m，静止水位埋深1.4-2m⑦层粉质粘土，⑧1层粉质粘土为潜水含水层与其下承压含水层的相对隔水层。

（2）第一承压含水层：⑧2层粉土、⑨2-1层粉土为承压含水层。该承压含水层水头大沽标高约为0.1m。10-1层粉质粘土，11-1层粉质粘土为承压含水层隔水底板。

（3）第二承压含水层：11-2层粉砂为承压含水层。11-3层粉质粘土为承压含水层隔水底板。

3 基坑监测的实施

3.1 监测对象

基坑监测工作主要包括围护结构监测和相邻环境监测，可以分为水平位移监测和沉降监测两种类型。其中水平位移监测主要包括墙顶水平位移监测、墙体水平位移监测，沉降监测主要包括墙顶沉降监测、中间柱隆沉监测、周边建筑物沉降监测、地表、地下管线周边道路沉降监测等。

3.2 基准点及变形监测点的布设

3.2.1 基准点的布设

（1）沉降监测基准点。根据《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-2007）的规定及现场实际情况，选择稳定地方布设BM1、BM2 、BM3水准基准点，3 个基准点构成一条水准路线，通过复测，分析其稳定性。

（2）水平位移工作基点的布设。在基坑50米外埋设永久标志，埋设3个基准点，建设3个观测台仪器墩。按国家一等基准标石埋设，参照《工程测量规范》执行。工作基点埋设成强制归心点，需布设4个工作基点，与基准点联测。按一级导线法施测，以基准点为起算点形成符合线路。

3.3 基坑监测

3.3.1 水平位移监测

基准点观测采用导线法，使用高精度的测量仪器，按相应技术规程作业，可以达到监测精度要求。

将水平位移观测基准点及基坑施工控制点组成闭合导线或附合导线（网）形式。导线测量采用SET 1X全站仪，测角精度±1″，测距精度1mm+2ppm×D。可按下式估算导线相邻点的相对点位中误差：

（1）

（2）

（3）

式中：S为导线平均边长；mβ为测角中误差（″）； 为测距相对中误差（mm）。

按导线平均边长60米，测角中误差1.41”，测距6测回，测距中误差为0.4毫米，于是得到观测基准点相邻点的相对点位中误差Mij为0.56毫米。

监测点水平位移观测根据现场条件，采用极坐标法。在选定的水平位移监测控制点上安置全站仪，精确整平对中，后视其它水平位移监测控制点，测定监测点与监测基准点之间的角度、距离，计算各监测点坐标，将位移矢量投影至垂直于基坑的方向，根据各期与初始值比较，计算出监测点向基坑内侧的变形量。

按极坐标法监测水平位移监测点中误差为： ，满足监测精度要求。

3.3.2 沉降监测

使用 AT-B2+OM5型拓普康精密水准仪，配备光学测微器，标称精度为±0.3mm/Km，并配合精密铟钢尺，其最小读数为1.0% mm。

将基准网点组成附合或闭合水准路线，按一等水准测量要求观测，观测记录至0.01毫米，计算及结果至0.1毫米。

按国家二等水准测量要求以基准点为起算点，采用附合或闭合水准路线，将各监测点纳入其中施测。沉降观测精度指标：环线闭合差≤±0.6mm，每站高差中误差≤±0.3mm，视线高≥0.3m。

3.3.3 观测中的注意事项

观测注意事项如下：①对使用的仪器设备在项目开始前和结束后进行检验，项目进行中也应定期进行检验。②观测应做到三固定，即固定人员、固定仪器、固定测站；③仪器温度与外界温度一致时才能开始观测；④应尽量避免受外界干扰影响观测精度，严格按精度要求控制各项限差。

3.4 数据处理

观测完成后形成电子原始观测文件，通过数据传输处理软件传输至计算机，使用控制网平差软件进行严密平差，得出各点坐标及高程，并计算位移量、沉降量、阶段变形速率、累计变形量等数据。

观测点稳定性分析原则如下：①观测点的稳定性分析基于稳定的基准点作为基准点而进行的平差计算成果；②相邻两期观测点的变动分析通过比较相邻两期的最大变形量与最大测量误差（取两倍中误差）来进行，当变形量小于最大误差时，可认为该观测点在这两个周期内没有变动或变动不显著；③对多期变形观测成果，当相邻周期变形量小，但多期呈现出明显的变化趋势时，应视为有变动。

将阶段变形速率及累计变形量与控制标准进行比较，如数据显示达到警戒标准时，应结合巡视信息，综合分析施工进度、施工措施情况、基坑围护结构稳定性、周边环境稳定性状态，进行综合判断；分析确认有异常情况时，应立即通知有关各方。

4 结论

在天津地铁北宁公园站基坑监测项目中，使用SET 1X全站仪和拓普康AT-B2+OM5型精密水准仪进行了变形监测工作。经验证，该项目技术方案合理，监测方法正确，获得了精确的变形监测数据，为安全施工提供了测绘保障。

参考文献：

[1]林新烁.无人值守自动变形监测系统在深圳地铁结构变形监测中的应用[J].测绘通报，2014，（1）：79- 81.

[2]，徐顺明. ADMS测量机器人系统在深圳地铁监测设计与实践[J].工程建设与设计，2012， （03）：112-116.