地鐵車站深基坑施工中的變形監(jiān)測研究

文/商云霞 遼寧城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)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(nèi)外的土體將由原來靜止土壓力向被動和主動土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變，應(yīng)力狀態(tài)的改變引起基坑承受荷載并導(dǎo)致施工結(jié)構(gòu)和土體的變形，基坑及地鐵隧道結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形中的任一量值超過容許的范圍，將造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞或?qū)χ車h(huán)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(jiān)測了解各施工階段地層與支護(hù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化，把握施工過程中結(jié)構(gòu)所處的安全狀態(tài)。

2、地鐵基坑工程監(jiān)測的內(nèi)容和基本要求

2.1 監(jiān)測的內(nèi)容

基坑開挖與支護(hù)的監(jiān)測項目，可根據(jù)具體情況，采用以下部分或全部內(nèi)容：基坑圍護(hù)樁（墻）的水平變位，包括圍護(hù)樁（墻）頂部的水平位移和圍護(hù)樁（墻）的測斜；支護(hù)結(jié)構(gòu)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(hù)樁（墻）的內(nèi)力；基坑內(nèi)外側(cè)的孔隙水壓力及水土壓力；基坑內(nèi)外側(cè)土體地層的分層沉降和土體測斜；基坑周圍建筑物（構(gòu)筑物）的沉降和傾斜，地下管線的沉降和水平位移；基坑外側(cè)地下水位。

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

2.2 監(jiān)測的基本要求

（1）監(jiān)測數(shù)據(jù)必須時可靠的。數(shù)據(jù)的可靠性由監(jiān)測儀器的精度、可靠性以及觀測人員的素質(zhì)來保證。（2）觀測必須是及時的。因為基坑開挖是一個動態(tài)的施工過程，只有保證及時觀測才能有利于發(fā)現(xiàn)隱患，及時采取措施。（3）觀測的項目，應(yīng)按照工程具體情況預(yù)先設(shè)定預(yù)警值，預(yù)警值應(yīng)包括變形值、內(nèi)力值及其變化速率。當(dāng)觀測發(fā)現(xiàn)超過預(yù)警值的異常情況，要立即考慮采取應(yīng)急補(bǔ)救措施。（4）每個工程的基坑支護(hù)監(jiān)測，應(yīng)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(yīng)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(qū)間豎井及橫通道。車站主體結(jié)構(gòu)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(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁，設(shè)置三道鋼支撐，采用坑外降水方案。聯(lián)絡(luò)通道及泵房與1號豎井及橫通道結(jié)合施工，2號施工豎井設(shè)置于區(qū)間大斷面處，以減少大斷面暗挖施工風(fēng)險。該區(qū)域路網(wǎng)較多，建筑較少。建筑物為新建基礎(chǔ)較深的現(xiàn)代建筑。

3.2 監(jiān)測基點的布設(shè)

根據(jù)本工程的施工需要，在地面上埋設(shè)相應(yīng)的水平變形工作基點和沉降監(jiān)測工作基點。設(shè)置至少3個水平變形工作基點，并與業(yè)主所提供的GPS首點和精密導(dǎo)線點形成附合精密導(dǎo)線點；所設(shè)工作水基點和業(yè)主所提供的精密基點形成一條附合水準(zhǔn)路線。點位應(yīng)埋設(shè)在穩(wěn)固安全、能長期保存、便于尋找和施測的地方。

變形監(jiān)測控制網(wǎng)測量采用徠卡TS30全站儀進(jìn)行測量，沉降監(jiān)測控制網(wǎng)測量采用天寶DINI03電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。數(shù)據(jù)采集后進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)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(zhǔn)測量方法。工作基點和附近基準(zhǔn)點聯(lián)測取得初始高程。觀測時各項限差宜嚴(yán)格控制，對不在水準(zhǔn)路線上的觀測點，一個測站不宜超過3個，如超過時，應(yīng)重讀后視點讀數(shù)，以作核對。監(jiān)測時通過測得各測點與基準(zhǔn)點(基點)的高程差△H ，可得到各監(jiān)測點的高程△ht，然后與上次測得高程進(jìn)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(shè)導(dǎo)線網(wǎng)，以便進(jìn)行平差處理，提高觀測精度，然后按照測站進(jìn)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(hù)結(jié)構(gòu)水平位移主要考慮垂直于支護(hù)結(jié)構(gòu)邊線的水平位移。采用全站儀距離法監(jiān)測基坑樁頂水平位移和支護(hù)結(jié)構(gòu)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(jìn)行方向改正。全站儀安置在工作基點上，測量前應(yīng)定期和周圍的基點聯(lián)測，如工作基點有變形，則把變形值改正到觀測結(jié)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(cè)面，小棱鏡安裝需要事先在結(jié)構(gòu)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(jiān)測

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了解施工過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同深度的水平位移情況。監(jiān)測孔布置在圍護(hù)結(jié)構(gòu)長邊20m-50m、短邊中點、豎向間距1m 的部位。監(jiān)測孔間距20-40m ，共22個監(jiān)測孔。

根據(jù)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(tài)圖。

3.6 監(jiān)測成果分析

對各項監(jiān)測所觀察到的數(shù)據(jù)認(rèn)真作詳細(xì)記錄，及時進(jìn)行整理。根據(jù)所繪各曲線的變化情況與趨勢，判定基坑的穩(wěn)定性，及時預(yù)報險情，確定施工時應(yīng)采取的措施，為修改設(shè)計提供參考依據(jù)。當(dāng)位移時態(tài)曲線的曲率趨于平緩時，應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析或其他數(shù)學(xué)方法分析，以推算最終位移值，確定位移變化規(guī)律。依據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報和監(jiān)控監(jiān)測資料反分析的結(jié)果進(jìn)行信息化設(shè)計，通過不斷反饋后方開挖、監(jiān)控監(jiān)測的信息來逐步完善前方施工、設(shè)計。使前方的設(shè)計逐漸達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全，施工方法合理、適當(dāng)，真正達(dá)到控制工程投資，確保工程安全、避免工期延誤的目的。

結(jié)論：

在深基坑施工過程中，為了檢驗設(shè)計所采取的各種假設(shè)和參數(shù)的正確性，指導(dǎo)基坑開挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工。確保基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和相鄰建筑物的安全，為合理制定保護(hù)措施提供依據(jù)。采取一系列監(jiān)測，包括：基坑周圍原有建筑物、道路、市政設(shè)施沉降位移監(jiān)測、基坑支護(hù)樁水平位移監(jiān)測、深層土體位移監(jiān)測、基坑內(nèi)外的地下水位監(jiān)測等，使基坑工程能夠順利完工，并發(fā)揮其效用。

[1]GB50497-2009.建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].2009.

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

[3]林小嬌.基于監(jiān)測信息的地鐵基坑施工安全風(fēng)險評價[D].華中科技大學(xué)，2012.