某下穿电力隧道地铁车站异形盖板监测方案设计

周智鹏 卢姗青 郭地 张亚磊 何文

摘要：文章以某下穿电力隧道地铁车站工程为例，设计了车站施工过程中异形盖板及电力隧道变形监测方案，确定了监测目标、监测项目，阐述了具体的监测方法、监测点数量分布、监测周期及频率等，为今后类似工程的监测提供了参考。

[作者简介]周智鹏（1980—），男，本科，工程师，主要从事城市轨道交通工程、道桥工程全面管理工作;卢姗青（1987—），男，本科，工程师，主要从事城市轨道交通工程盾构施工管理工作;郭地（1990—），男，本科，工程师，主要从事城市轨道交通工程、道桥工程技术管理工作;张亚磊（1988—），男，本科，工程师，主要从事城市轨道交通工程技术管理工作。

随着城市框架不断拉大，构建“结构合理、高效便捷”的立体化、快速化道路系统，是满足城市持续发展需求的重要举措。充分利用道路地下空间，提高道路运行能力，是节约城市土地、拓展城市空间的有效途径[1-4]。近年来，明挖法施工具有安全、经济和工期短等显著特点成为地铁车站施工首选，半盖挖法是结合传统明挖法和盖挖法2种方法的优点而提出的一种适用于交通繁忙地段城市大断面地下空间的施工方法。其主要施工流程一般是只封锁拟建地下空间上方道路的半边，采用明挖法施工，另外半边正常交通，从明挖区域进行盖挖施工，逆作永久地下结构环板作为基坑支撑体系，以克服传统盖挖施工出土困难、施工环境差的缺点，又节约了大量临时混凝土支撑的制作与拆除施工。同时，以环板作为基坑支护体系加强了基坑稳定性，以线带点支撑，加强了基坑变形的控制能力[5]。

由于地铁车站一般位于城市的繁华路段，车站附近建筑物密集，地铁车站深基坑平面尺寸和开挖深度的增大带来一系列复杂的问题，基坑围护结构的变形和稳定，施工中对周边环境、地下管线、地面交通所带来的影响得到地铁建设及设计单位的广泛关注。

监控量测已经成为地铁车站施工中重要一环，施工现场监测的目的主要有：①为施工提供及时的反馈信息;②设计与施工的重要补充手段;③施工开挖方案修改的依据;④积累经验，以提高基坑工程的设计和施工水平。随着现代工程施工环境的不断复杂化，地铁车站有必要采用信息化施工。要实现信息化施工，首要的任务就是做好监测工作，可为信息化施工提供重要依据。因此，开展复杂环境下地铁车站施工现场监测设计与实践研究对指导施工意义重大，合理的监测方案设计更是至关重要的一环。

1 工程概況

该站是成都地铁10号线三期工程的中间站，车站位于武侯祠大街与武侯祠横街交叉口东北侧，沿武侯祠大街南北向布置。地铁车站为地下3层单柱两跨框架结构，局部为无柱段。采用纵向半盖挖、局部全盖挖及明挖法的施工方法，车站主体长度533 m，标准段宽度20.7 m，顶板覆土5.0 m，基坑深度约25.81 m。经勘察揭示，该地铁车站由上到下主要穿越杂填土、素填土、粉质黏土、中密卵石、强风化泥岩及中等风化泥岩。

110 kV电力隧道内截面净尺寸2.2 m（宽）×2 m（高），壁厚为0.3 m的钢筋混凝土矩形框架结构，与220 kV电力隧道T型交叉，在车站内长度为4.1 m。220 kV电力隧道内截面净尺寸2.2 m（宽）×2 m（高），壁厚为0.3 m的钢筋混凝土矩形框架结构，纵向跨越车站，其中495.6 m敷设有电缆，31.6 m为空管。220 kV电力隧道尽头由隧道变为排管，排管为4×4共16孔，截面尺寸为1.6 m×1.6 m的钢筋混凝土结构。电力隧道与车站结构的断平面关系如图1所示。

电力隧道与车站结构的断面关系如图2所示。

2 监测方案设计

2.1 监测项目

依据GB 50490-2009《城市轨道交通技术规范》及成都市相关条例，下穿电力隧道地铁车站盖挖顶板监测项目如表1所示。

主要设备仪器如表2所示。

2.2 测点布置

结构顶板长533 m，监测断面每隔30 m均匀布置，共布置17个监测断面。结构顶板沉降监测测点布置于板中，纵向采取每隔20 m均匀布置，测点编号为JGDB1-JGDB25，电力排管的沉降监测测点编号为DLGX1-DLGX26，如图3所示。

在各监测断面结构顶板内布置钢筋计。元件编号第一个字母表示测点位置，第二个字母表示元件类型，数字表示元件数量编号，其中钢筋计单号为内侧，双号为外侧。监测断面1元件布置如图4（a）所示，监测断面2～11元件布置如图4（b）所示，监测断面12～14元件布置如图4（c）所示，监测断面15～17元件布置如图4（d）所示。

2.3 监测方法

各监测项目的初始值应当在相关施工工序之前测定，至少连续观测3次，取其观测结果排除异常情况后稳定值的平均值作为初始值。比如基准点、监测点的坐标、高程，各钻孔的各点深层水平位移、各锚杆的应力，均应提前量测出其初始值，后期进行变形观测对照分析，发现其变化量。

2.3.1 测点布设原则

测点布设原则：

（1）电力隧道测点布设。当隧道顶部土方清理完成后，及时布设监测点，在顶板上利用电钻钻眼，钻头直径不小于1 cm，钻眼深度不大于10 cm，利用直径10 mm的盘条，打入，作为初始点，并及时采取初始值。

（2）地表沉降测点布设。基坑周边地表沉降测点布置的基本原则为：沿基坑纵向20 m一个，横向间距4 m布设监测点。

2.3.2 观测方法及数据采集

观测方法及数据采集：

（1）观测方法及仪器。沉降监测采用几何水准测量方法，使用电子水准仪进行观测。围护结构施工前，测得稳定值作为计算沉降变化的初始值。

（2）数据观测技术要求。沉降点按照GB 50308-2017《城市轨道交通工程测量规范》中二等垂直沉降监测要求观测，主要技术指标与桩顶垂直位移监测要求相同。

2.3.3 元件安装

元件安装步骤：

（1）将测点位置结构钢筋按传感器（加上两端钢筋）相应长度截断，将传感器放入被截断的位置，在传感器钢筋和待测钢筋的连接处对应的两侧使用钢筋，将两部分钢筋焊接在一起保证钢筋应力计与待测钢筋在同一轴线上。在焊接时要注意传感体部分的温升不得超过70 ℃，过热会损坏环氧防潮层，破坏绝缘性能。为此焊接过程中必须对钢筋计焊接端边焊接边淋水冷却，以免仪器过热损坏。安装如图5所示。

（2）在安装传感器时要注意保护传感器上的凸出部分，应将它旋转到不易损坏的位置。

（3）将测试导线沿结构钢筋引出，在布置导线的过程中，使用波纹管对导线进行保护，以免导线损坏。布置导线时，间隔1 m左右使用尼龙扎带绑扎，绑扎不宜过紧，导线也要略为松弛。记录好每个测试点的安装的应力计编号，并保存好记录资料。注意：应力计与测试导线应避开混凝土导振力方向，以免导振时破坏仪器。

（4）由于钢筋计是埋设在结构里面，布设好后连接测量仪器，读取初值并确认钢筋计安装过程中是否有损坏。

（5）测量完成后，使用箱子将导线接头保护好，以免接头孔中进沙子和水，影响测量。完成后将箱子固定在不易破坏的地方。

2.3.4 数据处理及分析方法

2.3.4.1 数据传输及平差计算

沉降观测数据传输及平差计算方法与桩顶垂直位移监测要求相同，最后得到电力隧道测点的高程值。

通过变形观测点各期高程值计算各期阶段沉降量、阶段变形速率、累計沉降量、相邻管线点差异沉降量等数据。

2.3.4.2 变形数据分析

（1）观测点稳定性分析原则：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2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。

（2）监测点预警判断分析原则：①将阶段变形速率、差异沉降量及累计变形量与控制标准进行比较，判断警戒状态情况;②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，查看所监测管线的自身状态，进行综合判断;③当分析确认有异常情况时，应立即通知有关各方采取措施。

2.4 监测频次

各项目监测点位的监测周期：地表沉降、电力隧道沉降从围护结构施工开始至主体封顶且监测数据稳定后结束;变形观测周期以系统反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界因素影响确定。当观测中发现变形异常时，应及时增加观测次数。监测频率如表3所示。

3 结束语

复杂环境下城市地铁车站施工监测方案设计研究是一项非常重要的工作，根据岩土工程监测设计理论，结合工程实际情况，完成了包括地表沉降、结构顶板内力电力排管沉降项目的监测方案总体设计，给出了监测数据用于信息化施工的方法，并用于指导施工。

参考文献

[1] 张朋杰.新加坡地铁光明山站施工监测方案设计[J].河南建材，2019（4）：334-335.

[2] 刘浩然，杜明芳，徐捷.郑州地铁车站深基坑监测方案设计[J].山西筑，2015，41（24）：67-68.

[3] 肖尧，刘士洋.隧道监控量测方案设计[J].韶关学院学报，2014，35（6）：47-50.

[4] 冯龙飞，杨小平，刘庭金.紧邻地铁隧道深基坑支护技术及监测分析[J].隧道建设，2013，33（6）：515-520.

[5] 周文，唐雄，张飞，等.超大断面地铁车站半盖挖施工稳定性分析[J].江西建材，2021（1）：203-204.

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