某铁路明挖隧道基坑监测优化分析
【摘要】根据某客运专线铁路明挖隧道dk798+360~dk798+750段基坑施工监测结果，针对不同地质提出了施工监测优化思路，岩层开挖段监测断面设计间距可进行优化（监测断面由20m调整为50m），且无需布设地下水位监测孔，在暴雨季节只需做好地表水排水措施即可；粉质粘土开挖段应为重点监测区域，应该严格按照设计要求进行监测。
【关键词】铁路；明挖隧道；施工监测优化分析 1 工程概述
某新建客运专线铁路站前工程dk798+360~dk798+750段为敞开明挖四线隧道基坑，隧道基坑宽度约为32.0m，开挖深度为4.00m～8.50m，两侧边坡根据地质不同按1：1.00~1：1.50进行放坡开挖，基坑边坡采用φ22@1500*1500 mm土钉+100mm厚c20喷射砼护面作为临时支护形式；其中dk798+360~dk798+700开挖深度范围土层主要为泥质粉砂岩，边坡按1：1.00设计；里程段dk798+700~dk798+750开挖深度范围内主要为粉质粘土，边坡按1：1.50设计。平时少雨季节时，该段隧道基坑地下水位一般在地表以下8m～9m，地下水位基本处于基底以下。
本明挖隧道设计为二级基坑，设计图纸按线路20 m设置1个监测断面，分别对基坑周围地表沉降、边坡坡顶水平位移、土钉轴力和基坑周围地下水位等进行监测，以确保基坑的安全可靠。（隧道监测横断面见图1-1所示）
2 设计监测项目
2.1 隧道基坑周围地表沉降
根据设计要求，隧道基坑周围两侧地表各布设4个观测点，距基坑边线分别为2m、6m、12m、20m，其中，坡顶观测点为水准观测点和水平位移观测点兼用点。监测断面间距为20m，可根据实际施工情况进行调整。隧道基坑周围地面沉降变形要求不大于40mm，因此，水准网的观测需按国家二等水准施测，每个测点的测站高差中误差不大于0.5毫米。基于上述设计要求，隧道周围地表沉降观测采用leica-dna03数字水准仪（精度为0.7mm，加测微器0.3mm）配合0.5cm分划铟钢标尺测设观测点顶部高程的变化量来实现。 2.2 隧道基坑边坡坡顶水平位移
根据设计要求，隧道基坑边坡坡顶水平位移设计控制值不大于30mm。因此，平面网的观测需按监测点坐标中误差为1.5mm。监测断面间距为20m，可根据实际施工情况进行调整。基于上述设计要求，边坡坡顶水平位移观测设备采用leica-tcr1201+r400（精度为“1″，1.0+1.5ppm”）进行极坐标法水平位移外业观测，其水平角、边长观测测回数一般不低于两测回。 2.3 土钉轴力
根据设计要求，基坑两侧边坡中土钉轴力的测试位置分别为距土钉外端1m处和2/3l处。监测断面间距为20m，可根据实际施工情况进行调整。土钉轴力的监测通过在土钉中按设计位置埋设锚杆测力计来实现，并通过高性能弦式频率读数仪测设支撑轴力计的变
化量来推断土钉的整体受力变化。 2.4 隧道基坑周围地下水位
根据设计要求，在隧道两侧的土体中距基坑边线至少2m处各埋设一水位测试孔，地下水位监测管埋设深度不小于基坑开挖深度+0.5m。监测断面间距为20m，可根据实际施工情况进行调整。 3 监测结果分析
dk798+360~dk798+700开挖深度范围土层主要为泥质粉砂岩，而dk798+700~dk798+750开挖深度范围内土层主要为粉质粘土，为dk798+360~dk798+750范围内的土层突变区域。按设计要求布设监测断面，监测断面较多，因此监测结果分析时主要根据土层分布情况取2010年4月~2011年2月期间基坑典型监测断面进行分析。 3.1 隧道基坑周围地表沉降观测结果分析
由于隧道基坑周围地表沉降观测点数量过多，仅对基坑两侧坡顶观测点的沉降观测结果进行分析。
3.1.1 隧道基坑dk798+360~dk798 +750左侧7个月内的累计沉降值为-0.80mm～6.38mm（未超过设计限值40mm），目前，沉降速率为0.01mm/d～0.03mm/d。
3.1.2 隧道基坑dk798+360~dk798+ 685右侧（岩质边坡）7个月内的累计沉降值为-2.36mm～9.29mm。 dk798+725 ~dk798+745右侧（土质边坡），由于2010年5月7日凌晨暴雨导致边坡发生滑坡，目前的累计沉降值高达306.33mm～677.68mm（dk798+745-d5点）（远远超过了设计限值40mm），目前，沉降趋势已经稳定，沉降速率为
0.01mm/d，如图3-1。
3.2 隧道基坑边坡坡顶水平位移观测结果分析
3.2.1 隧道基坑dk798+360~dk798+ 750左侧边坡坡顶观测点6个月内沿基坑边线法线方向的累计位移值为7.92mm（向基坑内）～15.97mm（向基坑内）。
3.2.2 隧道基坑dk798+360~dk798+ 705右侧（岩质边坡）边坡坡顶观测点6个月内沿基坑边线法线方向的累计位移值为7.88mm～15.70mm。而dk798+725~ dk798 +745右侧（土质边坡），由于2010年5月7日凌晨暴雨导致边坡发生滑坡，其位移累计值为
137.62mm～178.48mm，远远超过了设计限值30mm，目前已趋于稳定，如图3-2。
3.3 土钉轴力观测结果分析
dk798+680和dk798+700两个土钉轴力监测断面的土层条件均为泥质粉砂岩。
3.3.1 6个月内，监测断面dk798+680的土钉轴力累计变化量为-2.56kn（受压）~11.75kn（受拉），目前已趋于稳定，如图3-3。 3.3.2 6个月内，监测断面dk798+700的土钉轴力累计变化量为-18.26kn（受压）~9.02kn（受拉）目前已趋于稳定，如图3-4。 因此，两个断面的土钉轴力非常小，也即泥质粉砂岩段边坡是很稳定的。
3.4 隧道周围地下水位观测
3.4.1 dk798+360和dk798+380两个监测断面的地下水位监测结
果表明： zw798+360、yw798+360、zw798+380、yw798+380水位管内均无水。根据地质勘察报告可知，dk798+360~dk798+380范围内的地下水位标高约为+3.10m，低于基坑坑底标高（约为+7.275m），与监测结果一致。
3.4.2 dk798+720和dk798+740两个监测断面上的地下水位监测结果表明：最大地下水位下降值为2.967m（yw798+740），并于6月中旬趋于稳定。两个监测断面地下水位累计变化量～时间曲线见图3-5。 4 结论
4.1 由于dk798+360~dk798+700开挖深度范围内的土层主要为泥质粉砂岩，同时，结合上述监测结果可知，各项监测指标都比较稳定，尽管是暴雨季节（5月7日～5月12日），均未超出设计警戒值，因此，dk798+360~dk798+700范围内监测断面设计间距为20m可以进行优化（建议值为50m）。而且，由于地下水位本来就低于基坑地表标高，因此，无需布设地下水位监测孔，在雨水季节只需做好地表水排水措施即可。
4.2 里程段dk798+700~dk798+750开挖深度范围内主要为粉质粘土，为dk798+360~dk798+750范围内的土层突变区域，同时，结合上述监测结果可知，应为重点监测区域，因此，该区域内应该严格按照设计要求进行监测。 参考文献
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[3]某新建铁路dk10+230~dk10+620段明挖隧道基坑监测施工图纸和资料；
[4]高立新.地铁车站深基坑变形规律监测及flac模拟研究：【学位论文】.西安：西安科技大学，2009。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以pdf格式阅读原文
