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摘要：在基坑施工过程中，需要根据现场的实际工程地质条件及选择的支护型式、周围建筑物的安全等级，对支护结构和基坑周围土体的变形进行监测，同时采取相应的施工对策严格控制支护结构和基坑周围土体变形，建立监测控制标准和险情预报机制，对监测成果及时进行评价分析，反馈施工决策。本文结合西安地铁二号线市图书馆站深基坑施工，通过全面应用监控量测技术，对地铁深基坑施工过程中的围护结构进行监测，掌握支护结构和周围环境的动态，使整个深基坑过程都处于安全可靠控制范围之内。选择具有代表性的基坑施工监测成果进行深入分析，其结果表明信息化施工技术在地铁二号线得到广泛应用并且收到了良好的效果。
关键词：地铁车站信息化施工监测
一、 工程概况
市图书馆站是西安市城市快速轨道交通二号线的一个中间站，位于西安市经开区未央路与凤城二路十字路口地面下，有效站台中心里程为YCK6十902.800，车站长208m，标准宽度为18.5m。车站总共设置有4个人行通道出入口，设置2个风亭。
车站的主体结构为双层双跨及双层三跨钢筋混凝土框架结构。本车站采用明挖顺作法施工。附属主体结构均采用单层矩形现浇钢筋混凝土框架结构。顶板覆盖厚度3.0m，底板埋深16.17m左右。
车站主体结构采用防水钢筋混凝土，采用外包全封闭防水形式。车站主体结构、出入口通道及机电设备集中部位防水标准为一级；地下车站非机电设备集中部位的风道、风井、联络通道及区间隧道防水等级为二级。
二、基坑设计
1. 地质条件
西安市位于关中平原的中部渭河南岸，地形平缓开阔。市图书馆站位于西安市北郊未央大道与凤城二路十字路口，地貌单元处渭河南岸二级阶地，地势平坦，场地无断裂分布，地面标高介于390.56~391.20m。
场地地基土的组成自上而下为：人工填土、第四纪晚更新世风积黄土、残积古土壤、晚更新世及中更新世沖积粉质粘土及砂类土等。市图书馆车站浅部主要地层为第四系晚更新统风积黄土及残积古土壤，地下水稳定水位埋深为12.60~12.80m，地下水稳定水位标高为378.24~378.78m。雨季期间，地下水位会有所上升；旱季期间，地下水位会有所下降。按西安城市工程地质图集中1984~1993年的统计资料，拟建场地属水位持续下降区，年平均下降30cm，水位年变化幅度为1.00~2.00m。
2. 基坑围护结构方案
【市图书馆站】是西安市城市轨道交通二号线的一个中间站,车站设计范围：YCK6+759.270～YCK6+969.800，长208米，宽18.5米，基坑底板埋深16.21米。包括车站主体、2个风亭及4个人行通道出入口。本车站有效站台中心里程YCK+902.800，位于未央路与凤城二路十字路口地面下。主体围护结构采用Φ800mm@1200 mm的间隔钻孔桩作为墙柱体系，内部用Φ600mm的钢管支撑。主体基坑围护结构见下图1。主体基坑东侧2.5m有中压天然气管线通过，基坑安全等级为特级。
本站附属结构共4个出入口通道、1个消防通道、2组风道，通道及风道底板埋深9.65米左右，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），附属结构基坑工程安全等级为二级。
三、 基坑监测方案
在施工过程中，我们根据实际情况制定出了严密的施工监测方案，设计一套集信息采集及安全预测于一体的完整、全面、快速反馈的监测系统，对整个施工过程邻近建（构）筑物、地下管线、工程围护结构、钢管支撑轴力、结构顶板沉降、结构侧墙与立柱间水平收敛、周围土体和围护结构的应力及变形进行综合、系统的施工监控，全面掌握工程施工中的变形变位情况，确保工程的安全顺利进行。
1、监测方案的功能和要求
掌握现场周围土体和围护结构的应力及变形的实际情况，将施工中各方面的监测信息及时反馈到开挖施工现场，根据对监测信息的分析，对工程围护体系变形及稳定状态加以评价，并预测进一步开挖施工将导致的变形及稳定状态的发展。根据预测判定施工对周围环境的影响程度，确定后续工序安排，使施工安全处于最佳受控状态。必要时，调整支护参数、施工工艺和施工方法，确保工程的顺利进行，全面实现信息化施工。
及时了解施工对围护结构、周围建（构）筑物及地下管线的影响程度，判断其安全性和稳定性，确保其处于安全状态。
积累完整准确的监测成果，经过监测数据的分析处理和必要计算，并绘制出相应的变化曲线，利用这些计算结果和曲线估测将来可能发生的变形，如果估测值在允许范围内，则按正常施工方法进行；否则，将按照超出范围的程度决定施工方法，使施工处于受控状态，从而，达到最大程度避免施工事故、减小损失和提高施工速度的目的。同时，将其结果反馈到工程支护设计中去，为优化设计，完善设计分析理论提供依据。
2、监测控制方案
明挖基坑部分具体的监测项目如表一所示：
明挖部分监测项目表表一
3、 监测控制标准
根据招标文件和相应规范，本工程主要以A类变形监测变形量为监测控制标准，特别是基坑周围管线（天然气管线）、围护结构的变形监测，具体按表二执行。
西安地铁二号线基坑保护等级和变形控制标准表 表二
4、监测管理基准
为加强监测反馈系统，采用量化控制指标和Ⅳ级监测管理基准，监测管理基准表详见表三。其中控制指标以位移量和沉降量进行安全监控，明挖部分变形量超过表一，则认为超过警戒线，必须立即发出预警，处理办法以表三为标准。
监测管理基准表表三
施工过程中，为更好地量化反映监控信息，我们增加了绿色、黄色、橙色、红色共四个等级的监控指标。当监测值小于50%的管理值，以及速率变化在管理值以内时，挂绿色施工牌，指示可以正常施工和监测；当监测值达到50%或速率变化出现超标时，挂黄色施工牌，生产部门组织自查施工程序和工法，并加大监测频率；当监测值达到管理值的60%同时速率变化出现超标时，挂橙色施工牌，总工程师进一步做好施工程序和工法管控，分析可能存在的问题，采取对应的措施和对策；当监测值达到管理值的70%同时速率变化出现超标时，挂红色施工牌，提出预警，会同设计、监理等单位分析原因，制定措施和对策。进一步加大时，停止施工，召开专题会分析原因制定对策措施。
5、监测频率
测量频率确定的原则：各项目在基坑开挖前测初值；在开挖急剧卸载阶段, 测量间隔不大于 3天； 一般情况下5～10天测量1次； 主体结构施工期间10～20天测量1次。当变形超过有关标准或场地条件变化较大时, 应加密观测；当大雨、暴雨或基坑边载条件改变时应及时监测；当有危险事故征兆时，应连续观测。
明挖基坑监测频率按表四执行
当变形值达到监测管理基准表(表三)中“Ⅰ”“Ⅱ级”管理等级时，每天观测2次，直到测值基本稳定。
6、监测方案的组织实施
为了使监测方案更好的落到实处，做好各项监测工作，我们选调多名专业监测技术人员投入监测，由具有丰富施工经验、监测经验的人员担任主任。监测室在项目总工工程师的直接领导下负责测点仪器埋设、日常量测和数据处理工作，并按照监测信息反馈图2所示程序进行信息反馈。监测室按地面（外观）监测和地下（内观）监测项目分为两个小组，各设一名专项负责人，在主任的领导下负责地面、地下的日常监测工作及量测资料的分析整理工作，其余人员在组长的指导下开展工作。
监测信息反馈流程图2
五、监测结果
1. 围护结构桩体变形监测结果
监测结果表明，车站基坑围护结构变形满足车站主体结构施工工法需要。
2. 悬吊管线监测情况
项目共悬吊10KV电力电缆（d150共15根）一处，中压天然气管线二处，自来水管一处。悬吊方案均经过产权单位安技部门的审批后组织实施。监测结果表明：管线悬吊施工均处于安全受控状态。
3. 钢支撑监测结果
上图为出入口钢支撑轴力监测示例。
监测结果表明：钢支撑轴力变化平稳，处于受控状态。
西安地区日夜温差较大，支撑轴力受热胀冷缩影响较大，为使监测数据更好代表性，检测时间应选择对应时间，同时应记录监测时的气温情况，必要时进行修正。
4. 地表沉降以及其他指标
城市地表大部完成硬化和局部绿化区域土体松散，为达到有效监测地表沉降，必须严格控制监测点的布置和施工质量。同时，做好监测布点的保护工作。
监测成果表明：各项监测指标均处于受控状态。
六、监测数据反馈及实际施工控制
1）对支护结构和基坑周围土体的变形及时进行监测，同时采取相应的施工对策严格控制支护结构和基坑周围土体变形，建立监测控制标准和险情预报机制，对监测成果及时进行评价分析，反馈施工决策。根据信息化施工要求，监测后应及时整理分析各项量测数据资料，判别监测对象的安全等级状态，并将监测结果及时反馈到施工中去，发挥监测信息对施工的指导作用。本工程监测信息将按流程框图如图2所示流程进行反馈。
2）对量测资料应认真检查、审核和计算，每次量測结束后，及时将量测结果整理、填入有关图表，分析数据所反映的变化规律，便于各断面和不同量测手段之间的对比，及时向施工负责人汇报。
3）量测数据整理结果应配合地质、施工等各方面信息，再与由经验和理论所建立的标准进行比较，对于设计所确定的结构形式、支护衬砌设计参数、预留变形量、施工方法和工艺及各工序施作时间等进行检验，以作为验证设计或作为修改设计、改变施工方法、调整施工作业时间的依据。
4）当量测结果出现反常或危险信息时，立即采取紧急处理措施，加大量测频率，密切注视洞内外动态，必要时停止施工，并通知甲方、监理和设计等有关单位，磋商后进行进一步处理。
5）本设计一般地段地面最大沉降量不大于30mm，最大隆起量不大于10mm，对于邻近构筑物地段则按允许的限值控制，围岩稳定性判别标准应执行有关的规范并应考虑周边环境因素。
6）实际施工过程中，由于各施工单位很好的贯彻了监测方案的信息要求，并且及时应用到工程施工过程中的每一个工序，使得工程质量和工程安全始终处在受控状态。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：地铁车站信息化施工监测
一、 工程概况
市图书馆站是西安市城市快速轨道交通二号线的一个中间站，位于西安市经开区未央路与凤城二路十字路口地面下，有效站台中心里程为YCK6十902.800，车站长208m，标准宽度为18.5m。车站总共设置有4个人行通道出入口，设置2个风亭。
车站的主体结构为双层双跨及双层三跨钢筋混凝土框架结构。本车站采用明挖顺作法施工。附属主体结构均采用单层矩形现浇钢筋混凝土框架结构。顶板覆盖厚度3.0m，底板埋深16.17m左右。
车站主体结构采用防水钢筋混凝土，采用外包全封闭防水形式。车站主体结构、出入口通道及机电设备集中部位防水标准为一级；地下车站非机电设备集中部位的风道、风井、联络通道及区间隧道防水等级为二级。
二、基坑设计
1. 地质条件
西安市位于关中平原的中部渭河南岸，地形平缓开阔。市图书馆站位于西安市北郊未央大道与凤城二路十字路口，地貌单元处渭河南岸二级阶地，地势平坦，场地无断裂分布，地面标高介于390.56~391.20m。
场地地基土的组成自上而下为：人工填土、第四纪晚更新世风积黄土、残积古土壤、晚更新世及中更新世沖积粉质粘土及砂类土等。市图书馆车站浅部主要地层为第四系晚更新统风积黄土及残积古土壤，地下水稳定水位埋深为12.60~12.80m，地下水稳定水位标高为378.24~378.78m。雨季期间，地下水位会有所上升；旱季期间，地下水位会有所下降。按西安城市工程地质图集中1984~1993年的统计资料，拟建场地属水位持续下降区，年平均下降30cm，水位年变化幅度为1.00~2.00m。
2. 基坑围护结构方案
【市图书馆站】是西安市城市轨道交通二号线的一个中间站,车站设计范围：YCK6+759.270～YCK6+969.800，长208米，宽18.5米，基坑底板埋深16.21米。包括车站主体、2个风亭及4个人行通道出入口。本车站有效站台中心里程YCK+902.800，位于未央路与凤城二路十字路口地面下。主体围护结构采用Φ800mm@1200 mm的间隔钻孔桩作为墙柱体系，内部用Φ600mm的钢管支撑。主体基坑围护结构见下图1。主体基坑东侧2.5m有中压天然气管线通过，基坑安全等级为特级。
本站附属结构共4个出入口通道、1个消防通道、2组风道，通道及风道底板埋深9.65米左右，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），附属结构基坑工程安全等级为二级。
三、 基坑监测方案
在施工过程中，我们根据实际情况制定出了严密的施工监测方案，设计一套集信息采集及安全预测于一体的完整、全面、快速反馈的监测系统，对整个施工过程邻近建（构）筑物、地下管线、工程围护结构、钢管支撑轴力、结构顶板沉降、结构侧墙与立柱间水平收敛、周围土体和围护结构的应力及变形进行综合、系统的施工监控，全面掌握工程施工中的变形变位情况，确保工程的安全顺利进行。
1、监测方案的功能和要求
掌握现场周围土体和围护结构的应力及变形的实际情况，将施工中各方面的监测信息及时反馈到开挖施工现场，根据对监测信息的分析，对工程围护体系变形及稳定状态加以评价，并预测进一步开挖施工将导致的变形及稳定状态的发展。根据预测判定施工对周围环境的影响程度，确定后续工序安排，使施工安全处于最佳受控状态。必要时，调整支护参数、施工工艺和施工方法，确保工程的顺利进行，全面实现信息化施工。
及时了解施工对围护结构、周围建（构）筑物及地下管线的影响程度，判断其安全性和稳定性，确保其处于安全状态。
积累完整准确的监测成果，经过监测数据的分析处理和必要计算，并绘制出相应的变化曲线，利用这些计算结果和曲线估测将来可能发生的变形，如果估测值在允许范围内，则按正常施工方法进行；否则，将按照超出范围的程度决定施工方法，使施工处于受控状态，从而，达到最大程度避免施工事故、减小损失和提高施工速度的目的。同时，将其结果反馈到工程支护设计中去，为优化设计，完善设计分析理论提供依据。
2、监测控制方案
明挖基坑部分具体的监测项目如表一所示：
明挖部分监测项目表表一
3、 监测控制标准
根据招标文件和相应规范，本工程主要以A类变形监测变形量为监测控制标准，特别是基坑周围管线（天然气管线）、围护结构的变形监测，具体按表二执行。
西安地铁二号线基坑保护等级和变形控制标准表 表二
4、监测管理基准
为加强监测反馈系统，采用量化控制指标和Ⅳ级监测管理基准，监测管理基准表详见表三。其中控制指标以位移量和沉降量进行安全监控，明挖部分变形量超过表一，则认为超过警戒线，必须立即发出预警，处理办法以表三为标准。
监测管理基准表表三
施工过程中，为更好地量化反映监控信息，我们增加了绿色、黄色、橙色、红色共四个等级的监控指标。当监测值小于50%的管理值，以及速率变化在管理值以内时，挂绿色施工牌，指示可以正常施工和监测；当监测值达到50%或速率变化出现超标时，挂黄色施工牌，生产部门组织自查施工程序和工法，并加大监测频率；当监测值达到管理值的60%同时速率变化出现超标时，挂橙色施工牌，总工程师进一步做好施工程序和工法管控，分析可能存在的问题，采取对应的措施和对策；当监测值达到管理值的70%同时速率变化出现超标时，挂红色施工牌，提出预警，会同设计、监理等单位分析原因，制定措施和对策。进一步加大时，停止施工，召开专题会分析原因制定对策措施。
5、监测频率
测量频率确定的原则：各项目在基坑开挖前测初值；在开挖急剧卸载阶段, 测量间隔不大于 3天； 一般情况下5～10天测量1次； 主体结构施工期间10～20天测量1次。当变形超过有关标准或场地条件变化较大时, 应加密观测；当大雨、暴雨或基坑边载条件改变时应及时监测；当有危险事故征兆时，应连续观测。
明挖基坑监测频率按表四执行
当变形值达到监测管理基准表(表三)中“Ⅰ”“Ⅱ级”管理等级时，每天观测2次，直到测值基本稳定。
6、监测方案的组织实施
为了使监测方案更好的落到实处，做好各项监测工作，我们选调多名专业监测技术人员投入监测，由具有丰富施工经验、监测经验的人员担任主任。监测室在项目总工工程师的直接领导下负责测点仪器埋设、日常量测和数据处理工作，并按照监测信息反馈图2所示程序进行信息反馈。监测室按地面（外观）监测和地下（内观）监测项目分为两个小组，各设一名专项负责人，在主任的领导下负责地面、地下的日常监测工作及量测资料的分析整理工作，其余人员在组长的指导下开展工作。
监测信息反馈流程图2
五、监测结果
1. 围护结构桩体变形监测结果
监测结果表明，车站基坑围护结构变形满足车站主体结构施工工法需要。
2. 悬吊管线监测情况
项目共悬吊10KV电力电缆（d150共15根）一处，中压天然气管线二处，自来水管一处。悬吊方案均经过产权单位安技部门的审批后组织实施。监测结果表明：管线悬吊施工均处于安全受控状态。
3. 钢支撑监测结果
上图为出入口钢支撑轴力监测示例。
监测结果表明：钢支撑轴力变化平稳，处于受控状态。
西安地区日夜温差较大，支撑轴力受热胀冷缩影响较大，为使监测数据更好代表性，检测时间应选择对应时间，同时应记录监测时的气温情况，必要时进行修正。
4. 地表沉降以及其他指标
城市地表大部完成硬化和局部绿化区域土体松散，为达到有效监测地表沉降，必须严格控制监测点的布置和施工质量。同时，做好监测布点的保护工作。
监测成果表明：各项监测指标均处于受控状态。
六、监测数据反馈及实际施工控制
1）对支护结构和基坑周围土体的变形及时进行监测，同时采取相应的施工对策严格控制支护结构和基坑周围土体变形，建立监测控制标准和险情预报机制，对监测成果及时进行评价分析，反馈施工决策。根据信息化施工要求，监测后应及时整理分析各项量测数据资料，判别监测对象的安全等级状态，并将监测结果及时反馈到施工中去，发挥监测信息对施工的指导作用。本工程监测信息将按流程框图如图2所示流程进行反馈。
2）对量测资料应认真检查、审核和计算，每次量測结束后，及时将量测结果整理、填入有关图表，分析数据所反映的变化规律，便于各断面和不同量测手段之间的对比，及时向施工负责人汇报。
3）量测数据整理结果应配合地质、施工等各方面信息，再与由经验和理论所建立的标准进行比较，对于设计所确定的结构形式、支护衬砌设计参数、预留变形量、施工方法和工艺及各工序施作时间等进行检验，以作为验证设计或作为修改设计、改变施工方法、调整施工作业时间的依据。
4）当量测结果出现反常或危险信息时，立即采取紧急处理措施，加大量测频率，密切注视洞内外动态，必要时停止施工，并通知甲方、监理和设计等有关单位，磋商后进行进一步处理。
5）本设计一般地段地面最大沉降量不大于30mm，最大隆起量不大于10mm，对于邻近构筑物地段则按允许的限值控制，围岩稳定性判别标准应执行有关的规范并应考虑周边环境因素。
6）实际施工过程中，由于各施工单位很好的贯彻了监测方案的信息要求，并且及时应用到工程施工过程中的每一个工序，使得工程质量和工程安全始终处在受控状态。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看