关于地铁保护区施工监测范围的研究

李晓博 ,李航

天津轨道交通运营集团有限公司，天津300000

摘要：随着天津地铁线路增加，地铁周边开发强度增加，地铁保护区施工项目逐渐增多，除管线类施工外，各种复杂基坑工程也日益增加。对保护区施工对应影响范围地铁结构进行变形监测显得尤为重要，过往经验显示，监测显示部分施工项目引起的结构变形并不大，但仍出现了一定程度的结构病害。

北运河项目在地铁保护区范围内分两期施工，同期开始监测，在二期施工时，三期尚未施工，二期施工监测范围向一侧扩展了超过9倍基坑范围。监测数据也反应出超过3倍基坑范围外结构也出现明显变形。现有标准对监测范围的要求已不能完全反应结构变形情况。

关键词：第三方监测、监测范围、长线监测、数据验证

1 项目概述

北运河项目，位于天津地铁6号线北运河地铁站及区间隧道两侧，基坑工程，地铁保护区范围内分两期，四个基坑施工，与地铁结构共用地连墙。2A期基坑周长约400m，面积约9000平米，开挖深度为11.743m；2B期基坑周长约450m，面积约8700平米，开挖深度约17.1m。3A期与2A期类似，3B期与2B期类似。

该项目采取对称开挖方式进行，首先施作2A、2B期，在2A、2B期施工至正负零后，开始施作3A、3B期。基坑布置详情见图1。

图1. 基坑平面布置图

根据天津市地标第10.2.13要求，“当外部作业为基坑工程时，对城市轨道交通既有结构的监测范围应符合下列规定：1、影响等级为特级时，监测范围应在基坑平面向既有结构垂直投影范围外扩不小于3倍基坑深度；2、影响等级为一、二级时，监测范围外扩不小于2倍基坑深度。”[1]该项目在2、3期施工基坑投影范围外向两侧各延伸50m，进行监测。

2 监测数据分析

该项目2期施工完成后，3期开始施工。考虑到项目影响较大，2期施工时，3期影响范围同步开始监测。按照《天津市城市轨道交通结构安全保护技术规程》规定，2期施工时，理论影响范围如图2中“2期施工理论监测范围”。在理论影响范围以外有约150m在监测，将2期施工时，监测点位按照下图所示划分为“2期施工理论监测范围”、“3-9倍基坑范围”、“9倍基坑范围外”三部分，分别分析基坑施工对地铁结构的影响。

表1.监测范围点位对应表

	上行	下行
9倍基坑范围外	SJ1-SJ4	XJ1-XJ4
3-9倍基坑范围	SJ5-SJ15	XJ5-XJ15
2其施工理论监测范围	SJ16-SJ51	XJ6-XJ51

图2. 2期施工监测范围图

取头道撑、二道撑、基础筏板施工完成、出正负零4个施工阶段对应3倍基坑深度处、6倍基坑深度处、9倍基坑深度处，以及9倍基坑范围外结构沉降变形情况，分析外部作业对地铁结构变形的影响。详细数据见表2。

表2. 沉降变形数据

施工阶段	时间	3倍基坑处		6倍基坑处		9倍基坑处		9倍基坑范围外
		SJ15	XJ15	SJ11	XJ11	SJ5	XJ5	较大点位
首道撑	2020.3.24	2.26	1.21	1.64	0.95	0.57	0.56	<2
二道撑	2020.5.27	2.91	2.59	1.99	1.76	0.93	1.12	<2
基础筏板	2020.10.20	8.65	6.55	7.25	4.5	3.01	2.53	<2
正负零	2021.5.10	8.95	5.81	7.73	3.91	2.71	1.92	<2

注：1.表中数据单位为mm；

    2.SJ为上行点位、XJ为下行点位。

在二道撑施工（前两步土开挖）完成时，地铁结构整个上浮量较小；在第三步土开挖至基础筏板完成这段时间，地铁结构上浮量明显增大，在距离较远的9倍基坑处也有约3mm的上浮量。而在基坑基础筏板完成，至基坑出正负零期间，地铁结构数据变化趋于稳定。

3 监测范围分析

3.1 扩大监测范围

天津市地标要求的监测范围根据工程经验确定，要求特级施工基坑工程监测范围外扩不小于3倍基坑范围。而该项目施工时，在距离9倍基坑范围内变形均较为明显，3倍基坑范围的监测范围已不能满足地铁变形控制的要求。同行业其他城市的要求：

一、北京标准监测范围：《穿越城市轨道交通设施检测评估及监测技术规范（DB11/T 915—2012）》6.7.1 初设安全评估应结合既有城市轨道交通原设计与安全运营的要求，根据穿越城轨工程对评估对象的影响程度提出监测范围、对象、项目、频率的要求及主要监测项目的控制值U0[2]。

二、上海标准监测范围：对于沉降监测，基坑工程特级施工监测范围应为投影范围+两侧各6h，即在投影范围向两侧各延伸6倍基坑范围[3]。

三、南京标准监测范围：与上海地铁相同，均为基坑工程特级施工，应为投影范围+两侧各6h，即在投影范围向两侧各延伸6倍基坑范围。

北京标准没有明确的监测范围要求，根据评估明确，上海、南京标准对特级施工的监测范围要求均为投影范围+两侧各6h。天津市地质环境接近上海，且在一些历史项目中也出现过监测变形数值不大，但存在新增病害的情况。结合北运河项目数据，在6倍基坑范围内结构变形大，在9倍基坑范围内变形明显，地标规定的监测范围已不能完全满足地铁保护的需求。

3.2 监测范围可验证

目前，保护区施工第三方监测采用独立系统，监测范围有限，无法反应监测范围是否真实覆盖施工影响范围等问题。而长线监测是对整条线路进行布点，定期开展监测。可将第三方监测布点与地铁长线监测点位相结合，并在以下几种情况开展联测：

一、项目开始监测时；

二、项目出现无法解释的病害等情况时；

三、项目结束时。

通过项目开始及结束时两次联测，可通过数据对比验证监测范围是否覆盖施工影响范围，为后续运营单位管控保护区施工项目总结经验；项目实施过程中适时开展第三方监测与长线监测的联测，可对无法解释原因的病害提供一条新的解答思路。

4 小结

对比各地保护区监测标准、要求，均是通过工程经验或评估确定。结合北运河项目及过往工程经验，对今后的天津地铁保护区施工第三方监测提出如下建议：

1、适当扩大监测范围：对于特级施工，尤其是紧贴地铁结构进行的保护区施工项目，其影响范围在现有地标要求基础上，监测范围应适当扩大，建议监测范围向两侧延伸不小于6倍基坑深度。

2、第三方监测与长线监测结合：监测范围的确定更多是根据工程经验而定，实际可能会出现影响范围超出监测范围的可能，可在较近车站选择一处长线监测点位作为复核用基准点，定期对三方监测基准点进行复核，一旦发现三方监测基准点发生较大变形，可通过增加监测点位，扩大监测范围。

参考文献：

[1] DB/T 29-279-2020，天津市城市轨道交通结构安全保护技术规程[S].天津：天津市住房和城乡建设委员会，2020.

[2] DB11/T 915-2012，穿越城市轨道交通设施检测评估及监测技术规范[S].北京：北京市质量技术监督局，2013.

[3] DG/TJ 08-2170-2015，城市轨道交通结构监护测量规范[S].上海：上海市城乡建设和管理委员会，2015.