地铁车站深基坑施工中的变形监测研究

【摘要】在深基坑施工过程中，对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行综合、系统的监测，保证施工质量和安全，避免发生事故造成更大损失，从而保证工程项目整体目标的实现。

【关键词】地铁车站；深基坑；变形监测

1、前言

在基坑开挖及地铁隧道施工的过程中。内外的土体将由原来静止土压力向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起基坑承受荷载并导致施工结构和土体的变形，基坑及地铁隧道结构的内力和变形中的任一量值超过容许的范围，将造成结构的失稳破坏或对周围环境尤其是对四周建筑物和地下管线造成不利的影响。因此，通过监测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态。

2、地铁基坑工程监测的内容和基本要求

2.1监测的内容

基坑开挖与支护的监测项目，可根据具体情况，采用以下部分或全部内容：基坑围护桩（墙）的水平变位，包括围护桩（墙）顶部的水平位移和围护桩（墙）的测斜；支护结构支撑轴力或锚杆拉力；各立柱桩的隆起沉降量和水平位移；基坑回弹；围护桩（墙）的内力；基坑内外侧的孔隙水压力及水土压力；基坑内外侧土体地层的分层沉降和土体测斜；基坑周围建筑物（构筑物）的沉降和倾斜，地下管线的沉降和水平位移；基坑外侧地下水位。

在实际工程中，监测项目的选择应根据工程情况（如基坑开挖深度）及周围环境而定，如工程规模较大，基坑开挖深度较深，尤其时处在闹市中心，周围环境保护要求较高时，上述项目均需监测；中、小型工程，开挖深度不是太深，则可选择几个项目进行监测。

2.2监测的基本要求

（1）监测数据必须时可靠的。数据的可靠性由监测仪器的精度、可靠性以及观测人员的素质来保证。（2）观测必须是及时的。因为基坑开挖是一个动态的施工过程，只有保证及时观测才能有利于发现隐患，及时采取措施。（3）观测的项目，应按照工程具体情况预先设定预警值，预警值应包括变形值、内力值及其变化速率。当观测发现超过预警值的异常情况，要立即考虑采取应急补救措施。（4）每个工程的基坑支护监测，应该有完整的观测记录，形象的图表、曲线和观测报告。

3、深基坑检测工程应用实例

3.1工程概况

沈阳地铁九号线土建施工的奥体东站、区间竖井及横通道。车站主体结构为二层三跨岛式站台车站底板埋深约17.10m，顶板盖土约3.5m，采用明挖法施工。车站维护结构采用钻孔灌注桩，设置三道钢支撑，采用坑外降水方案。联络通道及泵房与1号竖井及横通道结合施工，2号施工竖井设置于区间大断面处，以减少大断面暗挖施工风险。该区域路网较多，建筑较少。建筑物为新建基础较深的现代建筑。

3.2监测基点的布设

根据本工程的施工需要，在地面上埋设相应的水平变形工作基点和沉降监测工作基点。设置至少3个水平变形工作基点，并与业主所提供的GPS首点和精密导线点形成附合精密导线点；所设工作水基点和业主所提供的精密基点形成一条附合水准路线。点位应埋设在稳固安全、能长期保存、便于寻找和施测的地方。

变形监测控制网测量采用徕卡TS30全站仪进行测量，沉降监测控制网测量采用天宝DINI03电子水准仪进行测量。数据采集后进行内业数据传输、数据预处理、平差、精度评定、测量成果输出、测量报告编制、资料报审等工作。

3.3 地表及周边建筑物沉降

采用精密水准测量方法。工作基点和附近基准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，如超过时，应重读后视点读数，以作核对。监测时通过测得各测点与基准点（基点）的高程差△H ，可得到各监测点的高程△ht，然后与上次测得高程进行比较，差值△h即为该测点的沉降值。即：△Ht（1，2）=△ht（2）-△ht（1）；本次所测高差与初始高差相较，差值即为累计沉降值。

在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求得各点高程。

3.4桩顶位移检测

基坑桩顶水平位移和支护结构水平位移主要考虑垂直于支护结构边线的水平位移。采用全站仪距离法监测基坑桩顶水平位移和支护结构水平位移，距离法是采用高精度测距全站仪直接测量工作基点至冠梁上的观测点的距离，通过两次距离变化得出位移值，对于视线不垂直于冠梁的点要进行方向改正。全站仪安置在工作基点上，测量前应定期和周围的基点联测，如工作基点有变形，则把变形值改正到观测结果中。观测点使用反射贴片或小棱镜，反射贴片安置在觇板上，觇板使用建筑胶及钢钉固定在冠梁的侧面，小棱镜安装需要事先在结构上安装连接件，为保证连接精度采用CPIII测量使用的连接件。

3.5钻孔桩位移监测

了解施工过程中围护结构不同深度的水平位移情况。监测孔布置在围护结构长边20m-50m、短边中点、竖向间距1m 的部位。监测孔间距20-40m ，共22个监测孔。

根据位移值绘制桩体水平位移随时间的变化曲线，以及桩体水平位移随开挖深度的变化曲线图。在基坑横断面图上，以一定的比例把水平位移值点画在测点位置上，并以连线的形式将各点连接起来，形成桩体水平位移分布状态图。

3.6监测成果分析

对各项监测所观察到的数据认真作详细记录，及时进行整理。根据所绘各曲线的变化情况与趋势，判定基坑的稳定性，及时预报险情，确定施工时应采取的措施，为修改设计提供参考依据。当位移时态曲线的曲率趋于平缓时，应对数据进行回归分析或其他数学方法分析，以推算最终位移值，确定位移变化规律。依据地质超前预报和监控监测资料反分析的结果进行信息化设计，通过不断反馈后方开挖、监控监测的信息来逐步完善前方施工、设计。使前方的设计逐渐达到经济、安全，施工方法合理、适当，真正达到控制工程投资，确保工程安全、避免工期延误的目的。

结论：

在深基坑施工过程中，为了检验设计所采取的各种假设和参数的正确性，指导基坑开挖和支护结构的施工。确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全，为合理制定保护措施提供依据。采取一系列监测，包括：基坑周围原有建筑物、道路、市政设施沉降位移监测、基坑支护桩水平位移监测、深层土体位移监测、基坑内外的地下水位监测等，使基坑工程能够顺利完工，并发挥其效用。

参考文献：

[1]GB50497-2009.建筑基坑工程监测技术规范[S].2009.

[2]周榮，余群舟，周诚，等.武汉地铁车站深基坑监测项目选择研究[J].工程管理学报，2016.

[3]林小娇.基于监测信息的地铁基坑施工安全风险评价[D].华中科技大学，2012.

作者简介：

商云霞，出生年月 ：1983年8月，籍贯：辽宁义县，性别：女，民族：满族，学历 ：硕士研究生，职称：讲师，测绘工程师，研究方向 ：工程测量。