地铁车站基坑围护结构墙体水平位移监测报警的分析

刘春阳

长沙持尔岩土工程技术有限公司，湖南长沙 410000

对墙体水平位移监测报警进行分析是保证地铁车站修建项目顺利进行的重要方法，尤其是对于地铁车站这种需要动态施工的项目，在对数据进行监测的同时还需要工作人员对施工环境进行全面的了解。例如，在地铁建设的路线中，会存在耕地等，如何在保存耕地的同时不影响底提人车站修建的进度。虽然地铁车站大多数是城市经济比较发达的地区，中国地形比较复杂，许多城市的周围仍然存在有一些低山丘陵，在项目的施工中对环境的处理直接影响项目完成效果。地铁车站的修建最常使用的就是明挖顺作的方法，地下每个地层的形成都是不相同的，有的土层会比较疏松，有的会比较坚硬，不同的土层承受地面的压力也都是不同的。明挖的意思是会在地铁车站的表面将其挖开，先在露天的环境下进行部分作业，露天作业的难度小于地下作业。

1 对地铁车站修建工程的项目分析

项目施工前期会进行图纸设计，以某地铁车站为例，对地铁图纸的设计进行详细的了解。有的地铁车站是两层的岛式车站，整个车站的外面部分尺寸为145m×15m，基坑围护的深度为16.5m，宽度为23m。在车站的主要基坑围护结构中，项目施工人员使用厚度为750mm的地下连续墙，整个车站的支撑方式使用钢支撑，支撑数量一共设置4次。车站施工的挖掘次数一共有4次，每次挖掘的深度都不一样，在第一层时挖掘的深度大致是6m，每一层挖掘的深度都在不断的缩小，第二层挖掘和第三层第四层的深度分别是3.4、3、2.5m。车站进行围护施工的时间周期大致需要两个月的时间，当围护施工全部完成后，会有半个月的时间对冠梁砼支撑进行施工。地铁施工会破坏地下的结构，内部基坑会出现渗水的现象，当支撑施工完成后，需要对基坑内水进行抽取，抽水的时间周期为20d左右。

在对车站基坑墙体的水平位移监测时，会有三种预警的情况，包括黄色预警、橙色预警、红色预警，三种层次的预警代表着不同的程度。当数值在15～17mm的范围时，水平位移监测的变化速率在2.6mm，通常被归为是黄色监测预警。当数值在18～21mm的范围时，水平位移监测的速率会达到2.7mm，这个范围内的监测情况被归为橙色监测预警。当数值在24～30mm时，变化的速率达到5mm，地铁车站水平位移监测预警的等级会从橙色变为红色。与其他地铁车站的工程相比较，在第一层进行开挖的时候直线的距离应该控制在7m的范围内，这样有利于在挖掘基坑的时候不容易导致变形。垂直的直线距离直接影响着基坑围护结构墙体的位移。如果在墙体厚度已经确定的情况下，对其支撑增加密度能够对墙体的位移进行控制。在对基坑围护结构墙体水平位移监测报警中，地方政府会颁发一系列文件，这些对每个土层的基坑数值要求都不一样，对一二级的基坑控制在35mm和50mm，实际上地铁车站的基坑都控制在20mm。

2 水平位移监测报警的原因分析

基坑出现变形主要是因为支撑发生变化，如果基坑的控制指标发生变化，数值在不断的缩小，那么，在车站的施工中对基坑变形的控制难度会增大，再加上本身地质条件较差，加重对基坑出现变形的控制。垂直距离对基坑出现变形的影响是最为明显的，刚度的各项参数和支撑之间的距离关系应该是成反比的，在墙体厚度确定的情况下，对第一层的支撑挖掘深度进行降低，或者是降低第二层支撑的深度，能够有效地降低墙体水平位移的情况。在具体的施工中，施工工人可以参照 《深基坑工程设计施工手册》 。钢支撑和墙体之间的承受力物体选择是非常重要的，选择钢围檩作为中支撑物和直接使用焊接的支撑方式效果大不相同。因为钢围檩有能够控制支护出现变形的作用，缓解墙体的水平位移。但是，车站的墙体是非常复杂的，有的墙体不平坦，存在较多的杂质，会影响钢围檩的传力。所以，在选择钢围檩作为传力介质时，需要对墙体进行处理，保证墙体的平滑性，这样才能充分发挥钢围檩的作用，有效控制墙体的变形。

设计人员在进行荷载设计时，虽然全面的考虑到了各种情况，但是在实际的施工中，和设计的荷载仍然存在一定的差别。在施工中用到的土方车会对整个路面带来31kN/m2的荷载量，挖掘机造成的荷载量为40kN/m2，而我们在实际的设计中荷载量为22kN/m2，较大误差的荷载量容易造成监测速率的影响。在对车站施工进行挖掘时，会安装钢支撑，在一定的时间内钢支撑是真实存在的。当井一端的侧面被挖掘出来后，在钢围檩的下面部分安装牛腿，安装时间需要2h，再加上焊接等项目，安装完成大概需要10h左右。安装的过程中，基坑是长期暴露在外面，空气等物质会影响墙体出现变形。越往深的地方挖掘，墙体质量会暴露的更加明显，墙体会变的更加不平整。施工的工人为了保证钢围檩的效果，会花费一定的时间对墙体进行处理，让墙体变的平滑。这也会增加墙体在外暴露的时间，一定程度上会增加墙体出现变形。在地铁车站的修建中，有的项目会使用新的系统 （自动轴力系统），当超过设置好的轴力8%后，自动轴力系统会自动进行泄压。在实际的应用中，如果轴力增加墙体的基坑内侧会自动进行收敛，自动轴力系统又会自动对其泄压。所以不能有效地控制墙体出现变形的情况，这种时候会在局部地区出现黄色预警，所以，应该对系统数据进行调整。当地区范围内的温度发生变化时，会造成轴力的变化。温度的上升会让支撑产生膨胀，墙体两侧受到温度的作用，支撑的轴力也会升高。如果在冬季温度下降时，支撑会进行收缩对墙体土壤的作用也会减少，支撑的轴力也会相应的降低。在对基坑内部出现变形进行观察时，我们可以发现在温度相对较低的时候，支撑会进行收缩，墙体会向内部发生移动。在三伏天的时候，温度持续高温导致基坑内部发生膨胀出现变形，系统就会发生报警。

3 如何防止基坑围护墙体出现变形。

地铁车站基坑围护结构墙体出现位移和变形主要是因为支撑的力度和轴力不够。基坑实际施工的荷载量和设计的荷载量差别比较大。在施工期间增加钢支撑的数量能够有效地减轻路面的荷载量，缩小设计荷载量和施工荷载量的差距。在使用自动轴力系统时，对土层进行挖掘时，尤其是在北面的土层挖掘中，会增加墙体发生位移的速率。在计钢板进行施压后会导致墙体出现变形，会带来一定的应力损失。如果在整个基坑的设计中，使用24套轴力补偿系统，该系统能够有效的对支撑轴力进行实时的监控，工作人员可以通过数据做出相应的预防措施，降低墙体出现变形的速率。将轴力补偿系统置入道自动轴力系统中，不仅解决了原有系统存在的缺点，增强了整个系统的实效性。在施工开始挖掘一直到基底的时间段中，工作人员应该对垫层进行浇筑，增强垫层的承受力。在保证地铁车站项目的质量和施工周期的前提下，提升钢筋绑扎的速度，将钢筋绑扎的速度控制在一周内，如果能够在短时间内做好垫层的浇筑工作，减少基坑围护的暴露时间，有效的将墙体变形控制在一定的范围内。对基坑内部的污水进行排除，保证基坑内部空间环境的湿度。在不断优化施工方法的同时，地铁修建团队要时刻关注修建的辅助工具，了解国内外最新的施工技术和机械设备。结合我国的实际情况，对新型的技术和设备进行研究，在保证质量的前提下，能够提前完成项目。不仅能有效地保证墙体不出现变形，还能减少铁路企业的资金投入，使地铁车站尽快的投入到使用中，产生经济效益。

4 结语

在地铁车站的修建中，造成基坑围护墙体出现位移的原因主要有设计荷载量和实际施工荷载量不一致，基坑内墙体出现包块影响钢围檩的实际效果，在进行支撑体系设计时，设计的间距太大造成基坑出现变形，自动补偿系统的缺点，容易引起系统监测报警情况的发生，施工的时间长导致基坑充分暴露，造成变形。针对出现变形的原因对其进行控制，能够有效地防止监测报警情况的发生。在后期的地铁车站修建，要注重科技和技术相结合，提升地铁车站的施工效率。

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