地鐵工程深基坑施工監測技術應用

牛光明

摘 要：深基坑施工作為地鐵施工中的重要組成部分，同時也是地鐵施工的關鍵環節，其中施工監測技術的高低直接影響到深基坑施工的質量，決定著地鐵整體工程的安全與質量。基于此，本文通過對地鐵深基坑變形機理的分析，以影響深基坑工程質量因素作為主要切入點，探究地鐵深基坑施工監測技術的實際應用效果，進一步促進地鐵工程質量的提高。

關鍵詞：地鐵工程；深基坑施工；施工監測；監測技術；技術應用

伴隨我國經濟實力的不斷提升，在我國建筑工程領域中，地下空間的開發與利用已經成為未來發展的重要方向。如今我國深基坑工程施工監測技術處于發展階段，隨著深基坑工程數量的增加，監測技術也在不斷完善與進步。針對現有的各項深基坑施工監測技術而言，多數技術都是由傳統的變形測量引進，因此，在地鐵工程施工中，務必要對深基坑工程的施工監測技術進行不斷更新與優化，進一步提高監測技術，以便更好地為地鐵建設提供服務，保證地鐵施工質量與安全。

一、地鐵深基坑變形機理

（一）基坑附近地層移動

坑底隆起作為土地原始應力狀態的改變反應，也是基坑附近地層移動的一大表現。坑底隆起是由土體垂直方向卸荷而引起的土體形狀改變，當基坑開挖時，坑底土地在卸荷后發生垂直隆起的現象，則意味著附近地層的移動。

伴隨挖掘深度的不斷增大，基坑內外的土面高差也在不斷拉開，當挖掘到一定深度時，基坑內外土壤之間的高差所形成的壓力就對會地面造成傷害，從而致使圍護墻外側的土體發生向基坑內移動的現象，造成基坑坑底土體出現塑性隆起現象。這就會使基坑周圍土體對圍護結構產生較大的塑性壓力，引發工程施工地面的沉降現象。

（二）圍護墻位移

圍護墻體的形變是由水平方向改變深基坑外圍的土壤應力而引發的地層移動現象。由于開挖工程在支撐工程前，圍護墻在深基坑開挖初期，就已經受到應力而發生形變。

事實證明，在深基坑開挖的后期階段，墻體會發生較大幅度的偏移，在基坑開挖深度2m左右處，偏移現象就會十分明顯。圍護墻的位移會直接導致墻體的中壓力區與被動壓力區的土體發生偏移，引發塑性區的出現，形成坑底局部塑性區。圍護墻體的變形不僅會直接造成地面的沉降現象出現，同時也會直接引發墻體外側的塑性區域呈現擴大增長狀態，增加圍護墻體外側土體向坑內的位移，從而引發土地的坑內隆起現象，影響整個工程施工進度與質量。

二、影響深基坑工程質量因素

（一）支護結構系統

深坑基支護結構系統作為影響地鐵工程安全和質量的重要因素，包含了圍護墻體的剛度、支撐水平的高低、垂直向的間距大小以及墻體厚度等多項因素。影響支護結構系統的因素有很多，其中圍護結構嵌入地下的深度、支撐預應力施加的程度、支護結構的施工方法以及質量等，都直接決定著支護結構系統的安全和穩定，與地層位移密不可分。

（二）深基坑分段開挖

深基坑開挖方法種類眾多，在長條形深基坑開挖過程中，以限定長度L分段進行開挖時，施工單位可以充分利用基坑的空間優勢，切實提高基坑隆起的安全系數，樹立安全意識，避免周圍土地位移現象的發生，保證深基坑開挖分段的科學性。

（三）基坑內土體性能的改變

基坑內土體的性能會直接對深基坑工程安全造成影響，施工單位對基坑內外地基進行加固處理，可以有效提高土體的強度，保證土體剛度。土體剛度一旦有了保證，能最大限度的減小基坑周圍土體的位移，保證工程安全與質量。

（四）其他因素影響

對于地鐵的深基坑工程質量而言，影響其安全因素具有多樣性。開挖工程的整體周期長短、深基坑開挖面暴露時間的長短也對工程質量有影響。工程中的必備要素，水、地面的超載現象都會直接影響到深基坑工程的安全，振動荷載、圍護墻體接縫不良等現象都會直接影響圍護結構質量，進而威脅到深基坑工程安全。

三、地鐵深基坑施工監測技術的實際應用

（一）支護結構系統的監測

以某大學城的二號線地鐵站為例，深基坑支護結構系統的監測包括圍護結構深層水平位移、樁頂水平位移、支護結構應力等項目。

樁頂水平位移采用全站儀對整體支護結構進行全面監測。監測方法充分利用了水平角全圓方向觀測原理，以此測量出各點的水平方向與角度數據，并同時計算出水平位移量。

由于該地鐵站所處區域地層結構較為復雜，地層厚度變化幅度較大，在該地建立起永久性測量基準點時，基準點采用深埋式方法布設以保證監測工作基點的穩定性。工作基點應設立在便于監測工作進行之處，同時保障現場施工場地不受其影響，維持正常的施工秩序。在深基坑開挖過程中，保證每2d對施工現場監測一次。

該項地鐵工程的圍護結構深層水平位移采用測斜儀進行測量。施工單位在圍護樁施工過程中預埋測斜管，測斜管埋設到樁底以下，通過測斜儀對其進行逐段測量，得到整個樁身的水平位移曲線，獲得圍護結構的變形特征。在基坑開挖過程中，每隔3d對圍護樁進行一次監測，若位移速率呈現增長趨勢，則適當增加監測頻率。

該地鐵深基坑支護結構的應力監測采用振弦式鋼筋計，其測量過程簡單便捷、抗干擾能力出色等優勢，贏得了各大施工單位的青睞。這種應力監測的方式有助于保證支護結構整體性能的穩定。鋼筋計的埋設位置由設計圖紙確定，采用焊接方式與鋼筋連接。在焊接期間，施工單位采用流水冷卻的方式對鋼筋計進行保護。同時，施工單位應盡力保證鋼筋籠的原始狀態及鋼筋籠的吊裝質量，盡量規避初始應力對鋼筋計帶來的不利影響。

（二）周邊環境監測

在地鐵深基坑開挖期間，為了保證周圍建筑物和地面的安全，應對基坑周邊環境進行沉降監測。施工單位在開挖基坑周圍的建筑物首層承重柱上設置監測點，并在開挖基坑影響范圍內控制好監測質量。將基準點個數設定為3個，并將每個控制點之間的間距控制在160m左右，利用電子水準儀與交樁點進行高程聯測，以此高程起算監測數據。

同時，施工單位使用電子水準儀進行道路和地下管線監測，監測點的布置選在道路截面變化處、管道接頭處，并保持持續監測。邊坡土體位移使用測斜儀進行測量，施工單位在土體內預先埋下測斜管，在深基坑開挖的過程中進行監測。深基坑開挖到一定深度后，根據變形速率對監測頻率進行適當調整，保證及時得到監測數據，準確反饋指導施工。除此之外，施工單位對深層部位埋設分層沉降標，通過對土體的分層沉降進行監測，掌握基坑邊坡的穩定情況，更好的控制工程質量與安全。

對于施工安全而言，地下水位的監測與裂縫的巡查也同樣重要。施工單位選擇電極傳感器對地下水位進行監測。在地鐵站深基坑開挖期間，每隔3d對地下水位進行一次觀測，保證深基坑工程的穩定與安全。同時，保證每天進行一次裂縫巡查，將巡查重點集中于支護樁、臨近地表處以及建筑物上，一旦裂縫出現，應及時進行測量記錄，并對其進行持續測量。

總結

綜上所述，隨著我國交通運輸行業的不斷進步與發展，地鐵工程數量呈現出爆發性增長的態勢，這就對地鐵工程施工的各個環節提出了更高的要求。地鐵施工監測的發展不是一蹴而就的，需要完善的理論知識與先進的監測技術。施工單位應在實踐中總結經驗，提升地鐵施工監測技術水平，促進我國地鐵事業的發展。

參考文獻

[1]李易.地鐵車站明挖深基坑施工監測分析[J].工程建設，2018，50（06）：57-62.

[2]王嘉偉.粉砂土質地鐵車站深基坑支護設計及穩定性分析[D].東華理工大學，2018.

[3]劉洋.地鐵車站深基坑開挖與施工技術[J].城市建設理論研究（電子版），2017（27）：152.

[4]史寶團.鄰近既有地鐵深基坑施工安全管理研究[D].西安建筑科技大學，2017.

（作者單位：江蘇省地質勘查技術院）