地鐵工程深基坑施工監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

劉圣千

摘 要：基坑工程是一個涉及地質(zhì)、水文、氣象等條件及土力學(xué)、結(jié)構(gòu)、施工組織和管理等學(xué)科的系統(tǒng)工程.隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市土地資源越來越緊張，基坑工程呈現(xiàn)出了開挖面積大、深度深等特點，且在基坑開挖過程中，土體性狀和支護結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)都在不斷變化，顯然用傳統(tǒng)的固定不變的計算模型和參數(shù)來描述不斷變化的土體性狀是不合適的。為確保基坑工程的順利施工，需要對基坑進行現(xiàn)場監(jiān)測，利用監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)現(xiàn)場施工，進行信息反饋優(yōu)化設(shè)計，使設(shè)計達到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟合理、施工便捷的目的。

關(guān)鍵詞：地鐵工程;深基坑支護;監(jiān)測技術(shù)

1 基坑監(jiān)測中監(jiān)測點的布置要求及方法

1.1 主要布置要求

對于監(jiān)測點的布置，需要按照一定的順序依次進行布置操作，主要考慮的因素為施工區(qū)域的周邊環(huán)境以及圍護結(jié)構(gòu)的分布狀態(tài)，首先需要在影響范圍內(nèi)的建筑物中布設(shè)監(jiān)測點，之后完成地面監(jiān)測點的布設(shè)，最后才是在周邊的建筑物和圍護結(jié)構(gòu)中設(shè)置水平監(jiān)測點;進行周邊環(huán)境和圍護結(jié)構(gòu)的監(jiān)測點布置時，應(yīng)使其處于同一斷面內(nèi)，以免出現(xiàn)多組監(jiān)測數(shù)據(jù)，為監(jiān)測結(jié)果的計算帶來較大的難度;要求監(jiān)測點的布置能夠保障真實的反饋施工作業(yè)的安全狀態(tài)。

1.2 布置方法

（1）建筑物沉降監(jiān)測。一般將監(jiān)測點布置在建筑物的四角和拐角處;對于高低懸殊較大的建筑物來說，需將其布置在不同深埋高度的兩側(cè)位置;對于框架結(jié)構(gòu)來說，則需要將其布置在縱橫軸線上。在建筑四角所布設(shè)的觀測點應(yīng)將其間距控制在制在10 mm～15 mm，具體監(jiān)測點的布置數(shù)量需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的形態(tài)來確定。（2）圍護結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測。基坑四周的圍護結(jié)構(gòu)均需要布設(shè)監(jiān)測點，要求監(jiān)測點的布置間距為要求監(jiān)測點的布置間距為15 mm，每邊監(jiān)測點數(shù)目不少于目不少于3個。（3）地表沉降監(jiān)測。布置在基坑開挖區(qū)域的四周，在基坑邊每隔15 mm設(shè)置一個基坑監(jiān)測點設(shè)置一個基坑監(jiān)測點。

2 基坑監(jiān)測的頻率與周期

對于基坑監(jiān)測頻率的控制需要結(jié)合施工區(qū)域的環(huán)境特點和施工安排來確定，一般在基坑開挖的初期，需要加大基坑監(jiān)測的力度，而在基坑開挖的中后期，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定后，便可將監(jiān)測頻率控制在每個月一次。在項目施工前，可根據(jù)施工作業(yè)的特點以及施工環(huán)境等因素，確立基坑監(jiān)測方案，并且得出各個監(jiān)測點的初始值，為后期的監(jiān)測數(shù)據(jù)對比提供依據(jù);在具體施工階段應(yīng)進行動態(tài)監(jiān)督;基坑施工完畢后，各類施工影響會逐漸減弱，在監(jiān)測數(shù)據(jù)的變量減小，且逐步趨于穩(wěn)定后，便可將申請結(jié)束監(jiān)測。

3 深基坑變形破壞機理

對于基坑的開挖，坑內(nèi)土體逐漸被挖去，坑內(nèi)土體逐漸卸載，導(dǎo)致坑內(nèi)開挖面以下的土體由于卸載作用而發(fā)生向上的位移。同時坑內(nèi)兩側(cè)土體由于坑內(nèi)部土壓力的消失而發(fā)生坑內(nèi)位移，導(dǎo)致基坑圍護結(jié)構(gòu)的變形。現(xiàn)主要從以下三個方面來分析基坑變形破壞機理：

3.1 基坑底部土體隆起

基底底部土體隆起主要有兩方面原因：（1）隨著基坑的開挖，基坑底部土體豎向荷載減小，基底土壓力減小，基坑底部土體卸荷后，將向上移動。（2）基坑內(nèi)土體的開挖使基坑內(nèi)外部產(chǎn)生壓力差，支護結(jié)構(gòu)在土體側(cè)向壓力的作用下將向基坑內(nèi)部移動，基坑底部土體也將向上移動，引起土體隆起。

3.2 圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向移動

基坑圍護結(jié)構(gòu)側(cè)移的原因主要是隨著基坑的開挖，圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部卸去了原有的壓力，在土壓力差的作用下，圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)將受到主動土壓力作用，基坑底部支護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)在壓力差作用下受到被動土壓力作用。支護結(jié)構(gòu)內(nèi)外側(cè)受到的土壓力大小不等，產(chǎn)生壓力差，支護結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形及位移。

3.3 基坑外側(cè)地表沉降

隨著深基坑的開挖，周圍土體卸載出現(xiàn)較大的塑性區(qū)，流動性也不斷增大，在坑內(nèi)外壓力差的作用下，支護結(jié)構(gòu)外側(cè)土體向坑內(nèi)和基底移動，坑外和基坑底部土體減少因而坑外地表發(fā)生沉降。

4 變形原因分析及處理措施

4.1 引起變形原因分析

4.1.1 真空降水

在第二層土方開挖時，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)第一道混凝土支撐底部與墊層之間存在（5～8）cm的縫隙。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，該現(xiàn)象是由于基坑開挖前真空降水所致，由于真空降水使得淤泥質(zhì)土固結(jié)收縮，軟土的固結(jié)在提高了淤泥質(zhì)土的強度同時，也導(dǎo)致了基坑內(nèi)土體固結(jié)沉降，并引發(fā)基坑內(nèi)土體與地連墻之間的縫隙，即真空降水對于圍護墻的變形異常存在較大的影響。

4.2 控制變形處理措施

導(dǎo)墻施工質(zhì)量的精細與否直接影響到槽段的垂直度，因此成槽前應(yīng)砌筑導(dǎo)墻。導(dǎo)墻內(nèi)墻面應(yīng)垂直，墻面垂直度

漏，永久結(jié)構(gòu)在該部位發(fā)生滲漏的概率非常高。由于工程的圍護深度較大，在相鄰槽壁的接縫處極易發(fā)生滲漏。因此，成槽結(jié)束后必須進行刷壁，對相鄰段混凝土端面刷壁次數(shù)不少于20次，防止接縫夾泥夾砂。

5 深基坑工程監(jiān)測的內(nèi)容

5.1 監(jiān)測支撐結(jié)構(gòu)的水平位移和沉降位移

現(xiàn)在進行深基坑施工的工程監(jiān)測過程中會應(yīng)用到大量的相關(guān)設(shè)備設(shè)施，最主要的就是經(jīng)緯儀和測距儀等一系列能夠精準(zhǔn)的測量長寬高和角度的儀器設(shè)備，采用視線法，小角度法和測距法觀測水平位移變形。采用精確的水準(zhǔn)測量，觀測基坑的垂直位移變形。（1）檢測系統(tǒng)運行的過程中，最精準(zhǔn)最快速的監(jiān)測其實還是機器人的監(jiān)測過程，通常來說一臺針對性的監(jiān)測機器人能夠當(dāng)作一臺智能化的信息處理站使用，可以進行目標(biāo)的全自動搜索定位，施工的過程中更可以獲取周圍的環(huán)境信息，也可以對整個施工環(huán)境進行成像。（2）每個制造商的電子水平使用大致統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)包括光機械組件，自動調(diào)平補償設(shè)備和電子設(shè)備。實際應(yīng)用的過程中，使用到的電子設(shè)備主要還是編碼器傳感器和一些電子元件等，應(yīng)用的信息交流載體主要是條形碼，能夠方便的進行電子讀取和測量，但是現(xiàn)在存在的問題是不同設(shè)備之間沒有建立起來一個統(tǒng)一的信息交流平臺，更換了制造商之后條形碼就不能在設(shè)備之間相互流通。

5.2 圍護結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測

在基坑開挖過程中，對圍護結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測至關(guān)重要，通過使用測斜儀收集數(shù)據(jù)并根據(jù)數(shù)據(jù)繪制曲線，可以形象的反映出基坑的變形情況，分析基坑的安全狀態(tài)，為設(shè)計提供參數(shù)，指導(dǎo)施工。

5.3 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力監(jiān)測

支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測通常將鋼筋應(yīng)力計安裝在代表性位置的鋼筋混凝土工程樁和地下連續(xù)墻主應(yīng)力鋼筋上。這種應(yīng)力計應(yīng)用的主要目的是對結(jié)構(gòu)下方或者圍護結(jié)構(gòu)當(dāng)中所存在的應(yīng)力進行探測，最為常用的應(yīng)力計是振弦式應(yīng)力計，其應(yīng)用的過程中使用的是非電能源測量原理，通過頻率來計算應(yīng)力的大小，因而應(yīng)用范圍相對來說十分廣泛，溫度對其的影響效果也是十分小的，絕緣要求低，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長等，適合長期使用，即使在惡劣環(huán)境中也能觀測。

6 結(jié)語

地鐵工程深基坑工程勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)測作為一個密不可分的系統(tǒng)，在深基坑施工中，依據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)對施工參數(shù)進行優(yōu)化，完善基坑及周邊環(huán)境的監(jiān)測工作，做好信息化施工，確保深基坑和周邊環(huán)境的安全。未來隨著工程技術(shù)的進步與發(fā)展，深基坑變形監(jiān)測會取得新一輪技術(shù)突破，施工單位在施工過程中應(yīng)結(jié)合多種監(jiān)測方法進行同時分析，做好數(shù)據(jù)的采集與對比，加強技術(shù)團隊建設(shè)，為保障施工安全發(fā)揮積極作用。

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