地鐵車站深基坑施工中的變形監測研究

文/商云霞 遼寧城市建設職業技術學院 遼寧沈陽 110032

1、前言

在基坑開挖及地鐵隧道施工的過程中。內外的土體將由原來靜止土壓力向被動和主動土壓力狀態轉變，應力狀態的改變引起基坑承受荷載并導致施工結構和土體的變形，基坑及地鐵隧道結構的內力和變形中的任一量值超過容許的范圍，將造成結構的失穩破壞或對周圍環境尤其是對四周建筑物和地下管線造成不利的影響。因此，通過監測了解各施工階段地層與支護結構的動態變化，把握施工過程中結構所處的安全狀態。

2、地鐵基坑工程監測的內容和基本要求

2.1 監測的內容

基坑開挖與支護的監測項目，可根據具體情況，采用以下部分或全部內容：基坑圍護樁（墻）的水平變位，包括圍護樁（墻）頂部的水平位移和圍護樁（墻）的測斜；支護結構支撐軸力或錨桿拉力；各立柱樁的隆起沉降量和水平位移；基坑回彈；圍護樁（墻）的內力；基坑內外側的孔隙水壓力及水土壓力；基坑內外側土體地層的分層沉降和土體測斜；基坑周圍建筑物（構筑物）的沉降和傾斜，地下管線的沉降和水平位移；基坑外側地下水位。

在實際工程中，監測項目的選擇應根據工程情況（如基坑開挖深度）及周圍環境而定，如工程規模較大，基坑開挖深度較深，尤其時處在鬧市中心，周圍環境保護要求較高時，上述項目均需監測；中、小型工程，開挖深度不是太深，則可選擇幾個項目進行監測。

2.2 監測的基本要求

（1）監測數據必須時可靠的。數據的可靠性由監測儀器的精度、可靠性以及觀測人員的素質來保證。（2）觀測必須是及時的。因為基坑開挖是一個動態的施工過程，只有保證及時觀測才能有利于發現隱患，及時采取措施。（3）觀測的項目，應按照工程具體情況預先設定預警值，預警值應包括變形值、內力值及其變化速率。當觀測發現超過預警值的異常情況，要立即考慮采取應急補救措施。（4）每個工程的基坑支護監測，應該有完整的觀測記錄，形象的圖表、曲線和觀測報告。

3、深基坑檢測工程應用實例

3.1 工程概況

沈陽地鐵九號線土建施工的奧體東站、區間豎井及橫通道。車站主體結構為二層三跨島式站臺車站底板埋深約17.10m，頂板蓋土約3.5m，采用明挖法施工。車站維護結構采用鉆孔灌注樁，設置三道鋼支撐，采用坑外降水方案。聯絡通道及泵房與1號豎井及橫通道結合施工，2號施工豎井設置于區間大斷面處，以減少大斷面暗挖施工風險。該區域路網較多，建筑較少。建筑物為新建基礎較深的現代建筑。

3.2 監測基點的布設

根據本工程的施工需要，在地面上埋設相應的水平變形工作基點和沉降監測工作基點。設置至少3個水平變形工作基點，并與業主所提供的GPS首點和精密導線點形成附合精密導線點；所設工作水基點和業主所提供的精密基點形成一條附合水準路線。點位應埋設在穩固安全、能長期保存、便于尋找和施測的地方。

變形監測控制網測量采用徠卡TS30全站儀進行測量，沉降監測控制網測量采用天寶DINI03電子水準儀進行測量。數據采集后進行內業數據傳輸、數據預處理、平差、精度評定、測量成果輸出、測量報告編制、資料報審等工作。

3.3 地表及周邊建筑物沉降

采用精密水準測量方法。工作基點和附近基準點聯測取得初始高程。觀測時各項限差宜嚴格控制，對不在水準路線上的觀測點，一個測站不宜超過3個，如超過時，應重讀后視點讀數，以作核對。監測時通過測得各測點與基準點(基點)的高程差△H ，可得到各監測點的高程△ht，然后與上次測得高程進行比較，差值△h即為該測點的沉降值。即:△Ht(1,2)=△ht(2)-△ht(1)；本次所測高差與初始高差相較，差值即為累計沉降值。

在條件許可的情況下，盡可能的布設導線網，以便進行平差處理，提高觀測精度，然后按照測站進行平差，求得各點高程。

3.4 樁頂位移檢測

基坑樁頂水平位移和支護結構水平位移主要考慮垂直于支護結構邊線的水平位移。采用全站儀距離法監測基坑樁頂水平位移和支護結構水平位移，距離法是采用高精度測距全站儀直接測量工作基點至冠梁上的觀測點的距離，通過兩次距離變化得出位移值，對于視線不垂直于冠梁的點要進行方向改正。全站儀安置在工作基點上，測量前應定期和周圍的基點聯測，如工作基點有變形，則把變形值改正到觀測結果中。觀測點使用反射貼片或小棱鏡，反射貼片安置在覘板上，覘板使用建筑膠及鋼釘固定在冠梁的側面，小棱鏡安裝需要事先在結構上安裝連接件，為保證連接精度采用CPIII測量使用的連接件。

3.5 鉆孔樁位移監測

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了解施工過程中圍護結構不同深度的水平位移情況。監測孔布置在圍護結構長邊20m-50m、短邊中點、豎向間距1m 的部位。監測孔間距20-40m ，共22個監測孔。

根據位移值繪制樁體水平位移隨時間的變化曲線，以及樁體水平位移隨開挖深度的變化曲線圖。在基坑橫斷面圖上，以一定的比例把水平位移值點畫在測點位置上，并以連線的形式將各點連接起來，形成樁體水平位移分布狀態圖。

3.6 監測成果分析

對各項監測所觀察到的數據認真作詳細記錄，及時進行整理。根據所繪各曲線的變化情況與趨勢，判定基坑的穩定性，及時預報險情，確定施工時應采取的措施，為修改設計提供參考依據。當位移時態曲線的曲率趨于平緩時，應對數據進行回歸分析或其他數學方法分析，以推算最終位移值，確定位移變化規律。依據地質超前預報和監控監測資料反分析的結果進行信息化設計，通過不斷反饋后方開挖、監控監測的信息來逐步完善前方施工、設計。使前方的設計逐漸達到經濟、安全，施工方法合理、適當，真正達到控制工程投資，確保工程安全、避免工期延誤的目的。

結論：

在深基坑施工過程中，為了檢驗設計所采取的各種假設和參數的正確性，指導基坑開挖和支護結構的施工。確保基坑支護結構和相鄰建筑物的安全，為合理制定保護措施提供依據。采取一系列監測，包括：基坑周圍原有建筑物、道路、市政設施沉降位移監測、基坑支護樁水平位移監測、深層土體位移監測、基坑內外的地下水位監測等，使基坑工程能夠順利完工，并發揮其效用。

[1]GB50497-2009.建筑基坑工程監測技術規范[S].2009.

[2]周榮，余群舟，周誠，等.武漢地鐵車站深基坑監測項目選擇研究[J].工程管理學報，2016.

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