某隧道工程中 的监测方法 探讨分析

朱志刚

广东建设职业技术学院土木工程系，广东广州， 510440

【摘要】 文章结合某隧道工程基坑的围护结构设计与实际开挖支护方案，并考虑工程所处的水文地质状况和周边环境，对工程进行了包括地表及临近建筑物沉降、围护桩桩体变形、桩顶水平位移、钢支撑轴力及支撑立柱沉降等项目的监测方案设计和具体实施。并给出了监测成果的分析与处理方法，提出了几点在建筑密集区进行深基坑施工时的参考意见。

【关键词】基坑 施工监测

一、工程概况

1.1 基本情况

某沿海工程需要开建过海隧道，工程的线型为“Z”字型。隧道建筑长度为2.2km，其中隧道全封闭段长度约1.3km。隧道拟采用明挖法施工，基坑开挖深度为0~21m，根据基坑深度不同，设1~6道支撑；第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，余下根据结构计算需要设钢支撑或钢筋混凝土支撑；钢支撑采用Φ800mm 壁厚16mm 的Q235 钢管；紧贴钻孔围护桩布置一排连续的Φ800@600 高压旋喷桩，同围护桩深；在旋喷桩外侧，打一排Φ650@450 搅拌桩，深度范围为从地面伸入砂层底以下2m。海中隧道采用围堰明挖法，即在水道修筑两道围堰将中间海水抽干后，干作业施工536m长的海中明挖隧道段，基坑开挖深度为17~23m，设5~6道支撑；第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，余下根据结构计算需要设钢支撑或钢筋混凝土支撑。

1.2 地质条件

根据区域地质资料，该区域经历燕山期和喜山期多期次构造运动，有大面积岩浆岩侵入。结合拟建场地地质调查及钻探揭露，隧址区主要为中生代燕山晚期细粒黑云母花岗岩（γ53(1)）。在区域上影响场地主要为区域性大断裂—莲花山深断裂带，该断裂带长大于425km，宽为50～200m 不等，是一条经过多期次，多回旋活动的深大断裂。

二、监测目的及内容

2.1 监测目的

根据地址勘察资料可知，隧道所穿越的土层为流～软塑的淤泥、淤泥质土、粘土、松散-稍密的细砂等，隧道顶部、隧道洞壁、隧道洞底板均属Ⅵ级围岩，围岩稳定性极差，土层的力学性质较差。临近江河地下工程由于其地理位置以及地质条件的特殊性，极易发生涌水、流砂、坍塌等事故，具有很大的风险性；本工程岸上明挖段临近十字门水道，海中明挖隧道段采用围堰明挖，较以上分析的临近江河地下工程案例更为复杂，加上开挖深度深（约25 米）、施工工期长、围护形式多样、施工工序复杂等因素，施工过程中的安全风险控制问题应该引起特别注意。

为避免基坑工程施工对工程周边环境及基坑围护本身的危害，采用先进、可靠的检测方法对隧道、基坑围护体系和周围环境的变形情况进行监控，为工程动态化设计和信息化施工提供所需的数据，从而使工程处于受控状态，确保基坑及周边环境的安全就显得非常必要。

2.2 监测内容

本次监测范围为隧道明挖基坑明挖段、海中段明挖段，共长1264米，监测内容为基坑围护结构本身及基坑2 倍开挖深度范围内的管线、土体及建（构）筑物，海中段为从基坑边缘至围堰坡脚处。

监测对象主要包括两部分，即围护结构本身和相邻环境，工程环境保护等级为二级。围护结构中包括围护桩、支撑、圈梁、坑内外土层等；相邻环境中包括相邻道路、围堰等，具体监测项目有：围护桩顶水平位移及沉降、围护桩深层水平位移（测斜）、围护桩内力、钢支撑轴力、侧向土压力和地下水位监测。

三、监测方法

3.1 桩顶及管线水平位移

水平位移监测主要使用全站仪及配套棱镜组或者反光片进行观测。海底隧道建设项目及海中段监测方案的观测方法很多，可以根据现场情况和工程要求灵活应用。根据本工程的特点，水平位移监测采用极坐标法，分陆地、海中段进行独立观测，其中海中段使用临时基准点。

3.2 桩顶、地表及围堰的沉降

沉降监测采用水准测量的方法，从水准基点或工作基点起测，将各个监测点

贯穿于整个水准线路中，最后回到工作基点或水准基点，形成附合或闭合水准线

路。外业成果合格后，再按水准线路平差方式，计算出各监测点的高程，再根据

监测点的高程与初始高程、上次测量高程进行比较，求得各监测点的累计垂直位

移变化量和期内变化量。

3.3 围护桩深层水平位移（测斜）

围护桩深层水平位移监测通过在围护桩内部预埋测斜管，通过测斜仪测量，

可以量测围护桩体或坑外土体在不同深度处的水平位移变化。

3.4 围护桩及混凝土支撑内力

围护桩是由钢筋混凝土材料制作而成，它的内力通常是由通过测定构件受力钢筋的应力情况或混凝土的应变情况、然后根据钢筋与混凝土两者的共同作用、变形协调条件反算得到的。钢筋应力一般由通过在受力钢筋中串联钢筋应力传感器（钢筋计）测定。现在大多数工程中采用较多的是采用振弦式和电阻式两类应力传感器,此次采用振弦式传感器及型振弦式频率读数仪进行数据采集。

3.5 钢支撑轴力

钢支撑轴力的监测采用FXR-1040 相关规格的轴力计，采用XP05 智能型振弦式频率读数仪进行读数，监测精度达到1.0%F·S，并做好温度的记录。

3.6 侧向土压力

土压力监测采用土压力计测量，用于量测基坑挡土结构内、外侧的有效应力。

3.7 地下水位

采用钻孔内设置水位管的方法监测地下水位，通过水位计进行量测的方法。

4. 数据处理

根据实际情况，需要对工程的数据及时进行处理：桩顶水平位移在每次监测时根据监测计算结果与初始值和上一次监测值进行比较求得累计位移变化量和期内位移变化量；桩顶、地表及围堰沉降通过水准测量的外业作业，在满足观测技术要求的外业限差后，将外业成果作为计算依据，通过水准测量平差工作，可计算出每一个监测点的高程，再根据每个点的高程可以计算出每一个监测点的垂直位移期内变化量和累计变化量；围护桩深层水平位移（测斜）计算时应确定固定起算点，起算点可设在测斜管的顶部或底部。当采用顶部作为起算点时，应采用光学仪器测定测斜孔口水平位移。如果测斜管底部进入较深的稳定土层内，则可以底部作为固定起算点；测量围护桩和混凝土支撑弯矩时，结构的一侧受拉，另一侧受压，相应的钢筋计也是一只受拉，另一只则受压；测量轴力时，两只钢筋计均轴向受拉或受压。由标定的钢筋应变值得出应力值，再核算成整个混凝土结构所受的弯矩或轴力；钢支撑轴力计的工作原理是：当轴力计受轴向力时，引起弹性钢弦的张力变化，改变了钢弦的振动频率，通过频率仪测得钢弦的频率变化，即可测出所受作用力的大小；侧向土压力监测数据处理时，需考虑振弦式土压力计，土压力值可按公式计算，监测值精度为±1kPa；水位观测孔成孔后，即应采用水位计逐日连续观测水位变化，取稳定值作为基准值，施工监测时，应据工况需求的频次测读地下水位变化量，其测试精度为±1cm。观测时，应注意水位管阻塞或被测水位因与其它含水层连通致使观测值失真。

5. 结论

（1）监测点的布设应满足各种监测项目能统一的反映某个监测断面在不同工况下的变形数据；

（2）监测数据的处理与分析应密切结合相应区域的水文地质情况以及施工动态，进行合理的取舍和预测；

（3）当基坑附近有较为密集的建（构）筑物或地下管线时，务必事先明确建(构)筑物的基础类型、结构形式、建成年代等，或地下管线的分布、尺寸、埋深、材质等因素，有针对性的组织施工；

（4）钻孔灌注桩+旋喷桩+内支撑的支护结构体系效果较好，为基坑周边建筑物及基坑自身稳定提供了安全保障，可在类似工程中推广。

【参考文献】

1.金鑫;;浅谈地下水对基坑工程的影响及对策[J];地下水;2011年05期

2.张付卫;;关于对基坑施工技术及其质量监测的探讨[J];中华民居;2011年1期

3.李文德;;浅谈基坑事故原因及抢险技术[J];产业与科技论坛;2012年23期

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