地铁车站深基坑施工变形监测研究

　　摘要：随着我国城市化水平的不断提高，城市人口每年都在呈现快速增长态势，随之而来的是城市公共基础设施的严重不足，特别是交通压力，逐渐成为阻碍城市化进程的重要因素。城市轨道交通作为高效、环保、高可靠性的交通出行方式日益受到政府和市民的亲睐。地铁车站作为地铁线路间的连接体和人员换乘的承载体，其施工难度和安全性不言而喻，因此，研究地铁车站深基坑施工工艺，对基坑的变形进行监测，对提高地铁车站的安全性和可靠性，保证线路和人员安全具有十分重要的意义。
　　关键字：地铁车站；深基坑；变形监测
　　
　　1引言
　　随着我国城市化水平的不断提高，城市人口每年都在呈现快速增长态势，随之而来的是城市公共基础设施的严重不足，特别是交通压力，逐渐成为阻碍城市化进程的重要因素。城市轨道交通作为高效、环保、高可靠性的交通出行方式日益受到政府和市民的亲睐。地铁车站作为地铁线路间的连接体和人员换乘的承载体，其施工难度和安全性不言而喻，因此，研究地铁车站深基坑施工工艺，对基坑的变形进行监测，对提高地铁车站的安全性和可靠性，保证线路和人员安全具有十分重要的意义。
　　2地铁深基坑变形监测的意义和内容
　　2.1地铁深基坑变形监测的意义
　　地铁车站深基坑开挖属于城市内部地下施工范畴，与普通的城市建筑的基坑开挖相比，地铁车站深基坑开挖的地质条件更加复杂和不确定；同时由于地铁车站一般都位于人流和建筑较密集的区域，基坑开挖区域的周边环境也更加复杂；对周围建筑和基坑的影响也更大，对邻近结构也会产生影响;深基坑的围岩稳定性也更加难以判断。因此，对深基坑施工过程中产生的变形进行监测，对提升整个工程的安全性，保证地铁站体工程的质量具有直接的现实意义。同时，由于地铁站体设置区域的特殊性，地铁站体的深基坑对周围建筑物地基和稳定性的影响也需要在施工过程中密切关注，以防止次生灾害的发生，对工程的整体施工造成负面影响。
　　2.1地铁深基坑变形监测的内容
　　I在地铁站体深基坑开挖过程中，变形主要来源于几个方面：围护结构变形、坑底回弹变形、坑体周围土体位移变形、基坑外地层变形等。在基坑的开挖过程中，基坑的坑底和基坑的侧向会产生坑底卸载和侧向卸载，坑底卸载的产生会导致基坑开挖区域表面土体的回弹隆起。而侧向卸载的产生，会使得坑体侧开挖面的支护结构发生内向位移，同时会引起坑体外侧土体的沉降。内向位移和坑外沉降以及坑底土体的回弹隆起会导致围护结构、周围建筑以及周围区域的深基础的受力发生变化。因此，监测变形量，分析变形量对坑体围护结构自身以及整个基坑稳定性和周围建筑的影响是一项复杂而系统的工程。
　　2.3常用深基坑施工变形研究方法
　　目前，国内外研究深基坑变形的方法很多，考虑到影响基坑变形的相关因素，总结起来主要有三种研究方法：第一，是基于广泛数据基础的经验预估法，该法以不同开挖条件、不同土层条件等的基坑观测数据为基础，分析总结一般性的变形规律和影响范围、程度信息，知道基坑的设计和开挖;第二，是模型试验方法，该方法以大范围的模型试验为基础，分析深基坑开挖的整个过程，并在实验过程中记录和观测变形数据，并通过数据分析研究基坑的变形规律，但该方法由于试验成本高，周期长，所以在实际应用中很少采用；第三，是数值仿真模拟法，该法可模拟分析各种复杂的地质水文条件和环境因素，从而分析和评估出一套相对合理的基坑变形规律和趋势，目前，数值模拟法因其成本低、精度高而得到普遍的应用。
　　3地铁车站深基坑变形监测研究
　　3.1坑底土体隆起变形监测
　　由于土方的开挖，造成在垂直方向上的土体的荷载发生改变，坑底的土体的原始应力的平衡被破坏，造成坑底土体的隆起。在基坑开挖初期，垂直方向上的隆起较为明显，随着开挖的不断深入以及土体注浆加固等工程的实施，坑体中部的隆起会得到有效控制，但坑体四周围护墙会随着土体的回弹而被抬高。坑体土体的隆起会随着基坑开挖工程的结束和土体加固工程的实施而很快停止，同时，在基坑开挖较浅时，坑底土体隆起不会对围护墙的内向移动造成影响，但开挖到一定深度是，就要观测围护墙的内移动情况。
　　坑底隆起造成的变形一般采用精密水准仪、木质钢瓦标尺，按一等或二等沉降观测精度要求，采用闭合水准线路进行施测。同时，要在不同的时间，对设置的同一观测点进行多个测回的观测，计算观测点的高程变化值，通过数据处理分析，计算实际沉降值。
　　3.2围护墙体变形监测 
　　围护墙体的变形一般分为水平方向和垂直方向两种。围护墙体水平方向上的变形是由于基坑开挖深度的增加，使得围护墙体内侧土体对围护墙外土体的支撑和作用力化解，外侧土体向内的主动压力全部作用在围护墙上，造成墙体的向内位移和倾斜，同时，这种向内的压力是不均匀分布的，靠近坑体底部位置的主动压力小，所以墙体的变形也较小，而靠近坑体上部的压力则较大。而这种压力也是引起周围地层移动的重要原因。因此，要密切观测围护墙的水平方向上的位移量，做好围护墙的加固和稳定工作。保证基坑自身开挖安全的同时，保证周围建筑物基础的稳定性。
　　围护墙体垂直方向上的变化量在实际的监测过程中往往被忽略。但事实上，土体自重应力的释放、支撑、楼板的重量施加、坑底土体隆起等都会造成围护墙体垂直方向上的变形。只有综合考虑垂直和水平方向上围护墙体的变形，才会准确把握围护墙体的变形规律，保证施工的安全。
　　围护墙体水平和垂直方向上的沉降一般采用基准线法、小角度、极坐标法、前方交会法或是导线法进行测量，一般在围护墙上均匀的选择一定数量的观测点，对观测点进行周期性的观测，对数据进行分析和比对，准确把握围护墙的整体变形特征。
　　3.3墙后土体沉降监测
　　地铁车站位于地下15米以下的区域，土体的地质条件复杂，基坑开挖到一定深度时，由于土体的塑性流动也较大，土体从基坑外围向坑内和坑底流动，造成围护墙体后产生地表沉降。围护墙体后地表沉降主要分为三角形地表沉降、凹槽形地表沉降两种地表沉降的范围取决于地层的性质、基坑开挖深度H、墙体入土深度、下卧软弱土层深度、基坑开挖深度以及开挖支撑施工方法等。
　　墙后土体沉降监测监测的方法与坑底沉降观测的方法类似，同样市是采用精密水准仪、木质钢瓦标尺等工具，对围护墙体外围的区域设置的均匀的监测点进行一、二等周期性水准测量，对数据进行分析和比对，准确把握围护墙的整体变形特征。
　　3.4不同监测项目监测频率研究
　　为保证监测成果的真实可靠性以及地铁车站深基坑施工的安全，对不同的监测项目，在监测的精度和监测的频率上必须严格规定，以保证随时发现问题，及时处理问题。在基坑的开挖过程中，必须随时对基坑的坑底隆起、围护墙的位移做目视观察；对围护墙顶部水平位移的观测开挖及回筑过程中一天一次，位移的控制值≤30㎜，报警值≤24㎜；围护墙外侧土体侧向变形，围护结构施工及基坑开挖期间每五天一次，主体结构施工期间每两天一次；基坑周围地表沉降观测在围护结构施工及基坑开挖期间每两天一次，主体结构施工期间每周两次，控制值≤20㎜，报警值≤16㎜。
　　4结论
　　地铁车站深基坑施工是基坑施工中难度较大，工况较复杂，同时涉及到的因素也是较多的一类。如何保证基坑施工的安全性一直是工程界的难题。本文通过分析地铁车站深基坑施工变形监测的意义和内容，对不同的监测项目的方法和重点进行了研究，其结果对提高地铁车站深基坑施工变形监测重要性的认识和监测的重点，提高监测结果的精度和可靠性具有重要的指导意义。
　　
　　参考文献：
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　　[4]陈忠汉，黄书秩，程丽萍.深基坑工程[M].机械工业出版社，2002.

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