復雜環境下地鐵深基坑施工動態監測及應用

尚世強

隨著我國經濟的高速發展，城市的發展得到了帶動，基礎設施不斷完善，作為城市重要交通設施的地鐵飛速崛起。根據當前情況來看，大多數的城市都有正在建設的地鐵軌道工程，特別是在發達城市和新興城市，地鐵建設形成了新的高峰期。然而城市的建筑環境變得日益復雜，給地鐵的建設帶來了許多困難和挑戰。深基坑工程作為地鐵建設的核心工程，對地鐵的設計、技術運用、建設周期和施工都有著重要的影響。因此,必須加強地鐵深基坑施工動態監測及應用，為地鐵的順利建成提供保障，同時助力城市未來發展。

在建筑工程發展突飛猛進的背景之下，地鐵建設的技術也登上新的階梯。然而城市的施工環境大多錯綜復雜，在地鐵項目進行過程中，很容易影響周圍的巖土體，稍有不慎甚至會引起城市建筑物的倒塌和管線的破壞，造成城市的重大損失。據此地鐵項目的建設必須采取信息化施工的方式，首要任務是要做好并運用深基施工動態監測，為地鐵工程實施提供技術和信息支持。接下來，本文將就復雜環境下地鐵深基坑施工動態監測及應用進行介紹，希望為當今城市地鐵深基坑工程的實施提供一些意見，做出一些貢獻。

一、復雜環境下地鐵深基坑施工動態監測及應用的性質及概述

面對城市復雜的地下環境，必須采用信息化技術為地鐵項目工程的實施做支撐，而運用信息化技術的重要步驟，就是深基坑施工的動態監測和應用。根據一般定義來說，深基坑工程是深基坑底部的面積在27m2以內，底部的長邊小于3倍的短邊，開挖的深度超過5m（含5m）或者地下室三層以上（含三層），或者雖然開挖的深度沒有超過五米，但是地質環境特別復雜的工程。同時，深基坑工程是地鐵建設的核心工程，深基坑的建設質量影響著地鐵工程的進行。

在深基坑工程開挖之前，先要根據設計文件及現場實際情況確定好監測點位置，這些監測點包括地上的建筑物、地下的管道和線路、地表沉降、支護結構水平及豎向位移、支撐應力等。地鐵深基坑的挖掘過程中，必須做好對深基坑周圍環境的動態監測，并同步施工支護結構。除此之外，進行檢測工作的相關部門要及時上報相關的檢測數據，并根據數據設計相關方案，之后的深基坑施工過程都應該嚴格按照方案實行。隨時對施工過程中的情況進行全方位的監測，為地鐵施工項目提供相關的數據，使工程能夠根據監測數據反饋實時調整施工方案和施工工藝，加強深基坑相關防護，盡可能避免重大事故的發生，減少地鐵建設和城市發展的損失，從而保證地鐵深基坑工程的順利進行。

二、復雜環境下地鐵深基坑工程常見的破壞形式

1.深基坑周圍的環境遭到了破壞

城市的地下環境非常復雜，地鐵的深基坑工程量大，在施工過程中會對周圍的土體造成一定程度的擾動，其中一個表現就是引起周圍的地表的下沉，影響周圍建筑物和構筑物的穩定，以及地下管道和線路的正常運行，嚴重時甚至會發生重大的工程事故，造成人員的傷亡、地鐵施工受阻以及城市損失。深基坑實施后引起周圍地表下沉的因素有很多，其中包括：

深基坑的墻體錯位變位；地質運動導致深基坑的變形；井點積水造成地層凝固；大量抽水引起水土流失等。因此，如何預測和控制地鐵深基坑工程引起的地面沉降成為了急需解決的難題。

2.深基坑的支護體系被破壞

有些地鐵的深基坑工程為了追趕進度，施工過程過快過急，而忽視了深基坑內部的質量，大量的挖掘地下土，但是深基坑的支架體系卻沒有得到完善，深基坑內部一直處于不穩定的狀態。或者一些施工團隊存在僥幸心理，為了節省開支而減少了支撐。這些行為最終都有可能導致深基坑的圍護體系因受力過大而折斷，最終導致塌陷事故發生。

因為城市的地上環境較為復雜，在火車站或者地鐵站等張條形的深基坑內挖掘時，由于雨水的沖刷、坡度過陡等因素，有可能引起滑坡的發生，墜落的土層砂礫沖刷摧毀了之前建造的支護體系，最終導致地深基坑工程被破壞。

3.深基坑工程的施工方法錯誤

一些施工團隊內部體系不夠完善，對施工的過程和質量要求過低，從而產生了以下問題：過度的挖掘地下土、開挖的順序發生錯誤、建設和拆除支護體系的方法不正確或者地下的排水設施不夠完善及時等。施工團隊必須制定深基坑工程防護的相關規定，加大對班組人員的監督力度，并且制定一套完善的施工方案和事故發生后的應對措施。深基坑的施工過程必須嚴格按照施工方案來實行，如果事故發生后能夠及時做出防護的措施。

三、復雜環境下地鐵深基坑工程的相關施工方案

在地鐵的深基坑工程開挖之前，必須要對周圍復雜的環境、土質結構以及深基坑的內部情況進行監測，之后根據監測的結果來設計方案，方案的主要內容包括：坑壁支護、坑邊負荷、排水措施、上下通道、土方挖掘、作業環境等。

在坑壁支護方面，基坑深度和周圍施工的環境不同，采取的支護體系方案也就會不同，根據基坑的深度來進行原狀土放坡，當深基坑的深度小于3m時，可以采取一次性放坡的方式。當深基坑的深度在4m到5m之間時，可以采用分級放坡的方式。為了保證邊坡的穩定，必須明挖放坡，根據地質情況也可以使用支護樁、土釘墻或者在地下連續墻的方式為邊坡的穩定作保障。

在坑邊負荷方面，在坑邊堆放土方材料和施工設施時，必須嚴格按照監測結果進行擺放，避免造成坍塌或者高空墜物而發生危險，超過坑邊負載而引起的后果將難以設想。通常情況下，堆置的土方材料和施工設施距離坑槽的上部邊緣不得低于1.2m，高度不得高于1.5m。

在排水措施方面，由于降雨或者在發掘過程中挖出地下水，深基坑常常發生積水的情況。深基坑積水不僅會影響作業，嚴重情況下甚至會導致坍塌和地面沉降，因此，做好深基坑的排水措施至關重要。對深基坑積水的控制方式通常有排水和降水。通過建造集水井，將水匯集于集水井中，之后采用水泵將水抽走，最終達到排水和降水的目的。

在上下通道方面，必須根據地下的情況，建造班組人員專用通道。在地鐵項目施工過程中，禁止班組人員隨意攀爬手架，按照要求從專用通道通過。專用通道的攀登設施可以搭建專門的梯子來保證可視條件，并且應當符合高處作業規范中關于攀登方面的要求，最大程度的保障班組人員的安全。

在土方挖掘方面，所有施工機械必須按照相關要求按順序進入施工現場，并且經過有關部門的檢查確保機械合格。當機械和人工配合施工挖掘時，禁止作業人員進入機械施工的半徑范圍以內；等到機械停止作業以后，班組人員才可以進入坑內進行作業。

在作業環境方面，必須為班組人員設置安全立足點，按照相關的要求來搭設腳手架和構建基坑邊緣的防護。進行交叉作業時，上下要建設一定的隔離層。同時相關部門要做好電氣設施的檢查，防止電氣泄露發生危險。

四、動態監測可能產生的結果以及監測數據如何應用

在對復雜環境下地鐵深基坑工程進行動態監測時，必須按照監測方案中的監測頻率對工程自身及周邊環境進行監測，及時向相關部門上報超出監測預警值的情況，并發布預警警報。各部門對監測結果進行調查和分析，提前做好防護措施，從而通過運用動態監測來減少基坑危險的發生，保證班組人員的安全，維護地鐵施工項目的正常進行。

動態監測可能會產生多種多樣的結果。對周圍建筑物的動態監測來說，通常情況下建筑物會隨著深基坑的施工發生不同程度的沉降，因此，需要加大對沉降程度的關注。相關的勘察人員要時刻關注地表的變化，一旦出現地表裂縫等情況時，必須加固地下的防護。對土質結構的動態監測來說，要對土質的疏松程度、土質中的水分含量以及土體變化進行監測。也可以根據土體的變形方向繪制曲線圖，更加宏觀地反應土質結構的變化，為深基坑工程提供客觀的數據。關于水位的動態監測方面，應當在深基坑外設置一定的水位監測監測點，實時反映地下水位深度變化，據此來進行之后工程的實施方向。關于深基坑的支護體系的動態監測方面，因為基層坑挖掘過程必然伴隨著樁體的移動，所以必須隨時對支護體系進行監測，從而保障支護體系的穩定性。除此之外，還有多種方面都在動態監測的考量范圍之內，必須盡可能地做好全面對地鐵深基坑過程周圍環境的動態監測，避免疏忽和遺落。全面的運用監測結果和數據，對各項的監測結果進行比較和分析，對可能發生的事故做好對應的解決措施，在科學的控制之下保證地鐵深基坑工程的實施。

五、結語

地鐵工程是建筑工程中施工占地面積廣、施工技術復雜、深基坑挖掘難度大的一項項目。并且伴隨著城市的快速發展，城市地鐵工程所處的環境日益復雜，所以作為其重點的深基坑工程成為地鐵工程項目是否能夠順利實施的關鍵。因此，在工程進行的過程中，必須正確運用深基坑的動態監測技術，為地鐵施工項目進行提供保障。施工團隊應當加大對深基坑的科研投入，提高深基坑的動態監測技術，從而提高監測數據的精準度。同時進行深基坑的動態監測時，要選擇恰當的監測點，全方位的監測各個周圍環境，促進未來地鐵工程的可持續發展。