本发明涉及施工监测领域，特别是涉及一种高架高铁线下基坑支护桩施工效应的监控方法。
背景技术：
高铁车站一般居于城市外侧，比如济南西站，南京南站等等。高铁线路多有高架，随城市市政道路延伸，一些主干道路及其地下管线等市政设施往往需要下穿高架高铁，并形成高架高铁线下基坑。高架高铁桥梁基础对周围土体位移比较敏感，穿越施工对其影响较大。且高架高铁桥梁基础对变形控制十分严格时，当基坑工程下穿高架高铁线路时，如果不采取专门对策进行监测控制，则基坑施工对既有高架高铁线路产生的不利影响，如结构物承载能力下降、基础变形过大以及基础承台沉降过大，将威胁高架高铁线路的通车安全。
目前基坑工程监测已有国标《建筑基坑支护监测技术规范(gb50597)》具体指导，但缺乏支护结构施工效应的具体监测和要求。高架高铁线下的基坑开挖往往距离既有高架桥梁基础很近，忽略基坑支护结构的施工效应对高架高铁桥梁基础的影响，将很有可能造成重大安全事故和巨大经济损失，因此现有的基坑监测规范与技术不适用于高架高铁线下基坑开挖的监测。
常用的支护结构施工效应监测具有以下缺陷：①监测流程无序，没有形成一套系统的、完整的监测流程，使得施工与监测相脱节，当施工过程中既有结构存在安全隐患时，不能及时地予以分析、预警和解决，不能充分发挥监测的作用。②监测对象以临近既有结构物为主，忽略了既有近接结构物监测与支护结构施工监测的相关性。③现有监测方法作用只局限于某一处的施工，不能对后续施工提供指导性意见。
此外高架高铁线下市政道路或地下管线基坑一般深度有限，支护手段基本为支护桩支护。目前应用范围最广的基坑支护桩为钻孔灌注桩，因此对于支护桩施工效应监控方法的建立应以钻孔灌注桩施工效应监控方法的建立为基本。
因此，需要对一种高架高铁线下基坑支护桩施工效应的监控方法进行研究设计。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种高架高铁线下基坑支护桩施工效应的监控方法，通过监测支护桩施工过程中对高架高铁基础最大影响路径上的地面沉降和深层土体位移，既确保了基坑支护桩施工过程中高架高铁桥梁的安全工作，将监测数据绘制成图表，又可分析判定支护桩施工过程对支护桩临近土体位移场影响的范围及大小对后续施工提供指导，充分发挥监测的作用。
一种高架高铁线下基坑支护桩施工效应的监控方法的具体方案如下：
一种高架高铁线下基坑支护桩施工效应的监控方法，包括如下步骤：
1)根据钻孔灌注桩施工方案及其近接高架高铁基础的情况制定监测方案，包括水准基点、地面沉降监测点和深层土体位移监测点的布设方案，并进行施工；
2)根据步骤1)确定的布设方案实施监测；
3)对监测数据进行分析，判定钻孔灌注桩施工过程对钻孔灌注桩临近土体位移场影响的范围及大小并确定其对高架高铁桥梁基础的影响，即钻孔灌注桩施工效应的影响；
4)根据监测数据分析所得钻孔灌注桩施工效应的影响对施工方预警并指导后续施工。
进一步地，所述步骤1)的具体设置步骤如下：
1-1)布设水准基点；
1-2)确定深层土体位移监测点的布设路径；
1-3)确定地面沉降监测点的布设路径。
其中，所述步骤1-2)中确定深层土体位移监测点的布设路径的布设方法是作高架高铁桥梁基础中心与支护桩施工线的垂线，在此垂线路径间隔设定距离布设深层土体位移监测点，点与线之间垂线最短因此支护桩施工沿此垂直路径对高架高铁的影响最大，在此垂线路径每隔设定距离布设深层土体位移监测点，所述地面沉降监测点之间间隔的设定距离由支护桩的桩径确定，为准确反映该路径上土体位移变化特点，该间距设为1.0倍的钻孔灌注桩桩径(间距可根据钻孔灌注桩近接高架高铁的情况和现场施工条件调整，但调整范围不宜超过半倍的桩径)；
所述步骤1-3)中确定地面沉降监测点布设路径的布设方法是沿高架高铁桥梁基础中心与支护桩施工线的垂线路径，以支护桩外边缘为起点间隔设定距离布设地面沉降监测点。
进一步地，所述步骤1-1)中水准基点布设在支护桩施工影响距离之外，支护桩施工影响距离可由支护桩施工深度确定，其影响距离不超过3倍的支护桩施工深度，同时也要避免非钻孔灌注桩施工的影响，保证其坚固稳定，力求通视良好，其距离不宜超过100m以保证监测精度，布设数目不得少于三个，以便组成水准控制网。
所述地面沉降监测点布设路径与深层土体位移监测点布设路径相同，地面沉降监测点布设路径相邻两监测点之间的距离与深层土体位移监测点布设路径两监测点之间的距离的差为5～10cm。两者的相邻监测点所隔设定距离不能完全相同，否则地面沉降监测点与深层土体位移监测点在地表处重叠，但两者距离差越小，对支护桩一定距离上的土体深层水平位移与地面沉降的监测越易于统一分析，因此将两者距离差设为5～10cm。
进一步地，所述步骤2)的具体实施方法如下：
2-1)在所述深层土体位移监测点处预埋测斜管，监测时在测斜管中用测斜仪每隔0.5m(一般土层深度大于1m，隔0.5m测一次即可获得不同深度不同土层的位移数据)进行深层土体位移监测，获得被测点不同深度的位移变化值。
或者，所述测斜仪与控制器连接，控制器与报警器连接。
2-2)在所述水准基点布置水准仪，在所述地面沉降监测点选用凿入地面设定深度的圆头钢筋作为沉降监测时的观测对象，为反映高架高铁基础承台沉降情况，该圆头钢筋凿入的设定深度与高架高铁桥梁基础相同埋深；
进一步地，所述步骤3)中判定钻孔灌注桩施工过程对临近土体位移场影响的范围及大小并确定其对高架高铁桥梁基础的影响的具体方法如下：
3-1)收集整理各沉降监测点数据，绘制地面沉降—距钻孔灌注桩距离曲线图；
3-2)收集整理各深层土体位移监测点数据，绘制深层土体位移—距钻孔灌注桩距离曲线图；
3-3)根据以上曲线图建立钻孔灌注桩施工过程中沿其对高架高铁基础影响最大路径上的土体位移表，明确钻孔灌注桩施工影响在土体中沿路径的传播规律，进一步判定钻孔灌注桩施工过程对临近土体位移场影响的范围及大小并确定其对高架高铁桥梁基础的影响。
进一步地，所述步骤4)根据监测数据分析所得钻孔灌注桩施工效应的影响对施工方预警并指导后续施工的具体方法如下：
4-1)确定施工预警内容：预警包括高架高铁基础的沉降、相邻高架高铁基础的沉降差、高架高铁基础的侧移；
4-2)根据步骤3)中所得钻孔灌注桩施工过程中沿其对高架高铁基础影响最大路径上的土体位移表，确定钻孔灌注桩施工过程对临近土体位移场影响的范围及大小，对钻孔灌注桩施工影响进行预判，用以指导后续施工。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明提供的线下基坑支护桩施工效应的监测方法，监测数据的分析可以建立钻孔灌注桩施工过程中沿对高架高铁基础最大影响线的土体位移场，以桩径为单位确定影响范围，这对于近高架高铁基础支护桩(尤其是钻孔灌注桩)的施工具有重要理论意义，可对高架高铁正常运营提供重大工程价值，为后续相关工程施工提指导意见。
2)本发明监测方法，易于推广应用，可更加充分地发挥监测的作用。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1：本发明流程图；
图2：本发明位移监测点水平布置图；
图3：本发明沿监测路径监测布置剖面图。
其中：1.高架高铁桥梁基础，2.高架高铁线路，3.钻孔灌注桩，4.深层土体位移监测点，5.地面沉降监测点，6.水准基点，7.圆头钢筋，8.测斜管。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种高架高铁线下基坑支护桩施工效应的监控方法。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种高架高铁线下基坑支护桩施工效应的监控方法，包括如下步骤：
1)根据钻孔灌注桩施工方案及其近接高架高铁基础的情况制定监测方案，包括水准基点、地面沉降监测点和深层土体位移监测点的布设方案，并进行施工；通过深层土体位移监测点能够反映钻孔灌注桩施工过程中沿对高架高铁基础最大影响路径上的不同深度、不同土层的水平位移和变化趋势；竖向位移监测点的布设能够反映钻孔灌注桩施工过程中沿对高架高铁基础最大影响路径上的地面沉降变化；
2)根据步骤1)确定的布设方案实施监测；
3)对监测数据进行分析，判定钻孔灌注桩施工过程对钻孔灌注桩临近土体位移场影响的范围及大小并确定其对高架高铁桥梁基础的影响；
4)根据监测数据分析所得钻孔灌注桩施工效应的影响对施工方预警并指导后续施工。
如图2所示，所述步骤1)的具体设置步骤如下：
1-1)布设水基准点6；
1-2)确定深层土体位移监测点4的布设路径。作高架高铁桥梁基础1的中心与钻孔灌注桩3施工线的垂线，点与线之间垂线最短,因此钻孔灌注桩3施工沿此垂直路径对高架高铁线路2及基础1的影响最大。以钻孔灌注桩3外边缘为起点，在此垂线路径上每隔一定距离布设深层土体位移监测点4，该间距设为1.0倍的钻孔灌注桩3直径d。在高架高铁桥梁基础附近，限于布设条件间有微调；
1-3)确定地面沉降监测点5的布设路径。同样在高架高铁桥梁基础1的中心与钻孔灌注桩3施工线的垂线路径，以钻孔灌注桩3外边缘为起点，每隔设定距离布设地面沉降监测点5，该间距设为1.0倍的钻孔灌注桩3直径，与深层土体位移监测点间距略有差距控制在5～10cm，监测点布设可延伸至高架高铁基础承台面。
其中，水准基点6布设在支护桩施工影响距离l之外，根据钻孔桩施工深度h，其影响范围l取3倍的钻孔灌注桩施工深度h，同时也要避免非钻孔灌注桩施工的影响，保证其坚固稳定，力求通视良好，其距离不宜超过100m以保证监测精度，布设数目不得少于三个，以便组成水准控制网，最后要对水准基点定期检查。
如图3所示，所述步骤2)根据步骤1)确定的布设方案实施监测的具体方法如下：
2-1)在深层土体位移监测点4处分别预埋测斜管8，并在监测时使用测斜仪在测斜管8内每隔0.5m进行一次测值。
在埋设测斜管8时，需注意：
1、埋设前检查测斜管质量，测斜管连接时保证上、下导槽相互对准顺畅，接头处密封处理，注意保证管口的封盖；
2、测斜管长度应比钻孔灌注桩长一些，保证其有足够的测量深度；
3、埋设时测斜管保持竖直无扭转。
测斜仪上下各有一对滑轮，上下轮距500mm，其工作原理是利用重力摆锤始终保持铅直方向的性质，测得仪器中轴线与摆锤垂直线间的倾角，倾角的变化可由电信号转换而得，从而可以知道被测结构的位移变化值δl。
所述测斜仪与控制器连接，控制器与报警器连接。
2-2)地面沉降监测点5分别凿入长直径30mm的圆头钢筋7，凿入深度同高架高铁基础承台埋深，地表裸露高度取90cm左右，易于水准仪观测；
水准基点6处布设水准仪，水准监测以二级沉降监测精度(观测点测站中误差≤0.5mm)来施测，组成变形监测的高程监测控制网。灌注桩施工前测出各地面沉降监测点的初始高程h0，在灌注桩成孔过程中测出的高程为hc，则高差即地面沉降δh的大小为hc-h0。
步骤3)中判定钻孔灌注桩施工过程对临近土体位移场影响的范围及大小并确定其对高架高铁桥梁基础的影响，即钻孔灌注桩3施工效应影响，的具体方法如下：
3-1)收集整理各沉降监测点数据，绘制地面沉降—距钻孔灌注桩距离曲线图；
3-2)收集整理各深层土体位移监测点数据，绘制深层土体位移—距钻孔灌注桩距离曲线图；
3-3)根据以上曲线图建立钻孔灌注桩施工过程中沿其对高架高铁基础影响最大路径上的土体位移表，明确钻孔灌注桩施工影响在土体中沿某一路径的传播规律，进一步判定钻孔灌注桩施工过程对临近土体位移场影响的范围及大小并确定其对高架高铁桥梁基础的影响。
钻孔灌注桩施工过程对高架高铁基础影响最大路径上的土体位移表
进一步地，所述步骤4)根据监测数据分析所得钻孔灌注桩施工效应的影响对施工方预警并指导后续施工的具体方法如下：
4-1)确定施工预警内容与预警值：预警包括高架高铁基础的沉降、相邻高架高铁基础的沉降差、高架高铁基础的侧移；
4-2)根据步骤3)中所得钻孔灌注桩施工过程对临近土体位移场影响的范围及大小，对钻孔灌注桩施工影响进行预判，用以指导后续施工。
其中4-1)中所述高架高铁基础的沉降为土体位移表中延伸至基础承台面内的地面沉降监测点(距钻孔灌注桩8d)所测数据，同一线路相邻高铁基础所测基础沉降差值为相邻高架高铁基础沉降差，高架高铁基础的侧移为距离高架高铁基础最近深层土体位移监测点(距钻孔灌注桩7d)所测数据。根据高铁线路设计规范，当所测高架高铁基础最大沉降超过20mm，相邻高架高铁基础的沉降差超过5mm，高架高铁基础的最大侧移超过
其中4-2)中所述指导后续施工的具体实施方法如下：
由钻孔灌注桩施工过程对高架高铁基础影响最大路径上的土体位移表，可知在0～7d范围内土体的位移情况，该位移情况会呈现出在该工程土质条件下，钻孔灌注桩施工效应的影响规律，即钻孔灌注施工对周围土体位移场的影响规律，以此指导后续施工，对钻孔灌注桩后续施工影响其余高架高铁基础的大小作出预判。这样可以尽早加强处在较危险位置的高架高铁基础，并可对易出现危险处进行更针对的监测。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。