某地鐵深基坑周圍環境監測及變形規律研究

李建彪

摘? ? 要：深基坑開挖過程中，對周圍已有建筑物和構筑物的保護至關重要，對基坑周圍環境變形進行監測，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際，確定周圍建筑物構筑物的監測項目，布置監測點進行數據監測。以移動平均法為基礎，構建基坑周圍建筑物及地下管線沉降變形的預測模型，以地下管線沉降監測數據為基礎進行沉降預測分析。實際結果表明：當預測模型選取不同的參數時，預測結果表現出差異性，如果參數選取合理，則能得到理想的預測效果。當n=1時，預測模型獲得結果的精度最高，能較好地反應基坑周圍地下管線沉降變形情況，預測模型的適用性和準確性得到驗證，可為同類型基坑施工時周圍環境監測提供參考。

關鍵詞：地鐵基坑;變形監測;變形預測

1? 引言

隨著城市地下空間的不斷開發利用，超深超大基坑越來越多，尤其是城市地鐵車站的建設，使基坑開挖遇到了前所未有的挑戰，現代城市地鐵車站一般都處于鬧市區，地上高樓林立，地下管線錯綜復雜，因此研究基坑開挖過程中周圍建筑物和地下管線的影響、進行周圍建筑物和地下管線沉降變形監測尤為重要，對其變形規律進行預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，結構形式為現澆框架結構，為單柱兩跨地下二層結構，車站主體基坑深度18. 3m，標準段寬度21. 1m，車站結構頂板覆土約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，共設置5個出入口，3組風亭組及1座冷卻塔。本站結構頂板覆土約3m，底板埋深約17. 74m，按照工程實際情況，施工單位計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。基坑范圍地質主要為3-8-3密實卵石土，地質自穩性較差、地下水位高。地質從上至下依次為雜填土、稍密卵石土、中密卵石土及密實卵石土。

該車站周圍環境復雜，毗鄰地鐵站、居民小區、加油站，其中車站北側廣場為地下一層框架結構，西側為磚混結構小區，東側建筑為框架結構。基坑開挖過程中的周圍建筑物安全和基坑安全穩定是重點控制的項目，對其變形進行重點監測。

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行現場監測，施工期間通過對周邊環境的變形情況進行全過程監測，如果出現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定性提供保證。

3? 基坑監測分析

3.1? 監測項目

本基坑工程毗鄰已有地鐵站、居民小區、加油站，地面以上周圍環境復雜，地面以下已有建筑物和管線均需要重點保護，考慮到監測項目對保證施工過程中基坑及周圍環境安全穩定的重要性，充分考慮監測項目典型性與全面性，確定監測項目有：周邊建筑物沉降、地下管線沉降等。為了正確利用監測數據及時調控施工對策，確保車站基坑開挖及周邊環境的安全，針對工程施工實際情況，對各監測項目制定施工監控量測的管理控制基準值和預警標準值，管理基準值即變形量控制限值，不得超過。施工過程中獲得實際監測數據，對照預警標準值進行預警，對照控制基準值進行控制。

3.2? 監測結果

根據擬定的監測項目，分別對基坑周邊建筑物沉降、支護水平位移、地下管線沉降進行監測，在此過程中，全面收集監測數據，并采用科學合理的方法進行數據統計與處理，為準確判定基坑周圍地表建筑物沉降、基坑支護樁頂水平位移、地下管線沉降提供保證，同時為控制基坑安全、支護結構安全、地表建筑物安全以及地下管線安全提供依據。隨著時間的推移，基坑周邊建筑物累計沉降量呈現明顯增大趨勢，且不完全符合線性規律，而是呈現處“開始階段沉降累計變形增長較慢，后期階段沉降累計變形增長較快”的總趨勢，沉降速率也表現出波動性，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，基坑周邊管線累計沉降量呈現明顯增大趨勢，且不完全符合線性規律，而是呈現處“開始階段沉降累計變形增長較慢，中期沉降累計變形增長較快，后期階段沉降累計變形增長變緩”的總趨勢，沉降速率也表現出明顯的波動性，說明基坑周邊管線累計沉降量受到施工工況等多種因素的影響，基坑周邊管線累計沉降量的監測及預測研究都十分有必要。

4? 變形預測分析

4.1? 移動平均法預測模型

4.2? 預測結果分析

為了更好地進行基坑變形預測，進而對施工過程變形量進行監測和預警，結合工程監測實際需要，選取地下管線沉降監測點WSl-3的沉降觀測值，以此為基礎數據，分別選取n值為3，5，7進行管線沉降值的預測分析，在觀測周期的中前期，預測結果相對于實際觀測值主要表現為滯后現象，觀測周期的后期，預測結果相對于實際觀測值主要表現為超前現象。

5? 結論

由監測結果可知，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明顯增大趨勢，且不完全符合線性規律，沉降速率也表現出波動性。由預測結果可知，在觀測周期的中前期，預測結果相對于實際觀測值主要表現為滯后現象，觀測周期的后期，預測結果相對于實際觀測值主要表現為超前現象。當周圍環境變化沉降監測值表現出較強的相關性時，可以采用以上方法進行變形預測，當施工環境下比較復雜時，需結合其他方法進一步分析。

參考文獻：

[1] 孟凡冬，魏寶安，張梁，等.深基坑開挖對周圍建筑物影響的監測[J].測繪與空間地理信息，2011（1）：221～224+230.

[2] 賀煒，潘星羽，張軍，等.河心洲地鐵車站深基坑開挖監測及環境影響分析[J].巖土工程學報，2013（z1）：478～483.

[3] 王曉強，王嘉楊，王昂.合肥地鐵深基坑施工對周圍建筑物的影響[J].建筑科學，2011（9）：105～107+99.

[4] 王立峰，陳巧紅，馮利坡.地鐵車站基坑開挖的管線變形研究[J].科技通報，2019（10）：166～170.

[5] 王興.幾種常用基坑變形預測模型的比較與分析[J].山西大同大學學報（自然科學版），2016（1）： 62～65.

[6] 唐永澤，唐高杰，陳晶晶.深圳某基坑工程對周圍環境的影響研究[J].測繪與空間地理信息，2015（380）：205～207+210.