某地鐵深基坑周圍環(huán)境監(jiān)測及變形規(guī)律研究

李建彪

摘? ? 要：深基坑開挖過程中，對周圍已有建筑物和構(gòu)筑物的保護(hù)至關(guān)重要，對基坑周圍環(huán)境變形進(jìn)行監(jiān)測，是施工過程安全控制的主要手段。針對某地鐵深基坑施工實(shí)際，確定周圍建筑物構(gòu)筑物的監(jiān)測項(xiàng)目，布置監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測。以移動平均法為基礎(chǔ)，構(gòu)建基坑周圍建筑物及地下管線沉降變形的預(yù)測模型，以地下管線沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行沉降預(yù)測分析。實(shí)際結(jié)果表明：當(dāng)預(yù)測模型選取不同的參數(shù)時，預(yù)測結(jié)果表現(xiàn)出差異性，如果參數(shù)選取合理，則能得到理想的預(yù)測效果。當(dāng)n=1時，預(yù)測模型獲得結(jié)果的精度最高，能較好地反應(yīng)基坑周圍地下管線沉降變形情況，預(yù)測模型的適用性和準(zhǔn)確性得到驗(yàn)證，可為同類型基坑施工時周圍環(huán)境監(jiān)測提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵基坑;變形監(jiān)測;變形預(yù)測

1? 引言

隨著城市地下空間的不斷開發(fā)利用，超深超大基坑越來越多，尤其是城市地鐵車站的建設(shè)，使基坑開挖遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，現(xiàn)代城市地鐵車站一般都處于鬧市區(qū)，地上高樓林立，地下管線錯綜復(fù)雜，因此研究基坑開挖過程中周圍建筑物和地下管線的影響、進(jìn)行周圍建筑物和地下管線沉降變形監(jiān)測尤為重要，對其變形規(guī)律進(jìn)行預(yù)測分析也是保證安全的重要舉措。

2? 基坑工程概況

某地鐵車站島式車站，全長621m，結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，為單柱兩跨地下二層結(jié)構(gòu)，車站主體基坑深度18. 3m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度21. 1m，車站結(jié)構(gòu)頂板覆土約3m，底板埋深約17. 74m，車站主體建筑面積26 552m2，總建筑面積33 507m2，車站主體土方量約為260000m3，共設(shè)置5個出入口，3組風(fēng)亭組及1座冷卻塔。本站結(jié)構(gòu)頂板覆土約3m，底板埋深約17. 74m，按照工程實(shí)際情況，施工單位計(jì)劃用明挖法施工為主、蓋挖法施工為輔的施工方法，蓋挖法（永久頂板）施工位于大里程端。基坑范圍地質(zhì)主要為3-8-3密實(shí)卵石土，地質(zhì)自穩(wěn)性較差、地下水位高。地質(zhì)從上至下依次為雜填土、稍密卵石土、中密卵石土及密實(shí)卵石土。

該車站周圍環(huán)境復(fù)雜，毗鄰地鐵站、居民小區(qū)、加油站，其中車站北側(cè)廣場為地下一層框架結(jié)構(gòu)，西側(cè)為磚混結(jié)構(gòu)小區(qū)，東側(cè)建筑為框架結(jié)構(gòu)。基坑開挖過程中的周圍建筑物安全和基坑安全穩(wěn)定是重點(diǎn)控制的項(xiàng)目，對其變形進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測。

為確保基坑開挖的安全，施工過程中需要保證周圍建筑物及地下管線的安全，因此有必要對基坑施工過程進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，施工期間通過對周邊環(huán)境的變形情況進(jìn)行全過程監(jiān)測，如果出現(xiàn)異常情況及時反饋并采取有效措施，為基坑安全及周圍建筑物及管線的安全穩(wěn)定性提供保證。

3? 基坑監(jiān)測分析

3.1? 監(jiān)測項(xiàng)目

本基坑工程毗鄰已有地鐵站、居民小區(qū)、加油站，地面以上周圍環(huán)境復(fù)雜，地面以下已有建筑物和管線均需要重點(diǎn)保護(hù)，考慮到監(jiān)測項(xiàng)目對保證施工過程中基坑及周圍環(huán)境安全穩(wěn)定的重要性，充分考慮監(jiān)測項(xiàng)目典型性與全面性，確定監(jiān)測項(xiàng)目有：周邊建筑物沉降、地下管線沉降等。為了正確利用監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)控施工對策，確保車站基坑開挖及周邊環(huán)境的安全，針對工程施工實(shí)際情況，對各監(jiān)測項(xiàng)目制定施工監(jiān)控量測的管理控制基準(zhǔn)值和預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)值，管理基準(zhǔn)值即變形量控制限值，不得超過。施工過程中獲得實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)，對照預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行預(yù)警，對照控制基準(zhǔn)值進(jìn)行控制。

3.2? 監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)擬定的監(jiān)測項(xiàng)目，分別對基坑周邊建筑物沉降、支護(hù)水平位移、地下管線沉降進(jìn)行監(jiān)測，在此過程中，全面收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并采用科學(xué)合理的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理，為準(zhǔn)確判定基坑周圍地表建筑物沉降、基坑支護(hù)樁頂水平位移、地下管線沉降提供保證，同時為控制基坑安全、支護(hù)結(jié)構(gòu)安全、地表建筑物安全以及地下管線安全提供依據(jù)。隨著時間的推移，基坑周邊建筑物累計(jì)沉降量呈現(xiàn)明顯增大趨勢，且不完全符合線性規(guī)律，而是呈現(xiàn)處“開始階段沉降累計(jì)變形增長較慢，后期階段沉降累計(jì)變形增長較快”的總趨勢，沉降速率也表現(xiàn)出波動性，說明基坑周圍建筑物沉降受到施工工況等多種因素的影響，沉降奪形的肪測及預(yù)測研究都十分有必要。

同樣，隨著時間的推移，基坑周邊管線累計(jì)沉降量呈現(xiàn)明顯增大趨勢，且不完全符合線性規(guī)律，而是呈現(xiàn)處“開始階段沉降累計(jì)變形增長較慢，中期沉降累計(jì)變形增長較快，后期階段沉降累計(jì)變形增長變緩”的總趨勢，沉降速率也表現(xiàn)出明顯的波動性，說明基坑周邊管線累計(jì)沉降量受到施工工況等多種因素的影響，基坑周邊管線累計(jì)沉降量的監(jiān)測及預(yù)測研究都十分有必要。

4? 變形預(yù)測分析

4.1? 移動平均法預(yù)測模型

4.2? 預(yù)測結(jié)果分析

為了更好地進(jìn)行基坑變形預(yù)測，進(jìn)而對施工過程變形量進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警，結(jié)合工程監(jiān)測實(shí)際需要，選取地下管線沉降監(jiān)測點(diǎn)WSl-3的沉降觀測值，以此為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分別選取n值為3，5，7進(jìn)行管線沉降值的預(yù)測分析，在觀測周期的中前期，預(yù)測結(jié)果相對于實(shí)際觀測值主要表現(xiàn)為滯后現(xiàn)象，觀測周期的后期，預(yù)測結(jié)果相對于實(shí)際觀測值主要表現(xiàn)為超前現(xiàn)象。

5? 結(jié)論

由監(jiān)測結(jié)果可知，隨著時間的推移，基坑周圍建筑物和地下管線的沉降量呈現(xiàn)明顯增大趨勢，且不完全符合線性規(guī)律，沉降速率也表現(xiàn)出波動性。由預(yù)測結(jié)果可知，在觀測周期的中前期，預(yù)測結(jié)果相對于實(shí)際觀測值主要表現(xiàn)為滯后現(xiàn)象，觀測周期的后期，預(yù)測結(jié)果相對于實(shí)際觀測值主要表現(xiàn)為超前現(xiàn)象。當(dāng)周圍環(huán)境變化沉降監(jiān)測值表現(xiàn)出較強(qiáng)的相關(guān)性時，可以采用以上方法進(jìn)行變形預(yù)測，當(dāng)施工環(huán)境下比較復(fù)雜時，需結(jié)合其他方法進(jìn)一步分析。

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