膨胀土区车站主体施工监控及措施

王富平 叶堃

【摘 要】 文章介绍膨胀土区车站主体施工过程中，由于工程地质复杂、临近既有车站、工程工期长、涉及单位多等特点，工程建设会遇到较多的不确定因素。首先需要明确施工监控重难点，提出应对措施，采用合理的监测设备和控制标准，建立科学的监测控制系统，确保该车站主体施工中基坑工程及其临近工程在施工期间的安全稳定，保证了项目的顺利实施，为类似工程的施工提供借鉴。

【关键词】膨胀土基坑; 车站主体; 施工监控; 应对措施

对于岩土工程，由于地质条件、荷载条件、力学机理、施工条件及外界因素的复杂性，岩土工程迄今仍是一门不完善的科学技术，仅从理论上分析工程中遇到的问题或基于理论模型进行变形的预测，均不能全面、准确地预测工程的各种变化，因此基于理论分析开展现场监测是十分必要的[1-3]。

监测是采用精确的数值对工程施工质量及其安全性进行表达的定量方法和有效手段，也是对工程安全性的动态诠释，是保证工程顺利进行的有效手段[4-5]。明确施工监测的重难点，确定合适的监控位置和合理的监测设备可保证良好的监控效果，工程技术人员结合监测数据及时调整施工工艺，可保证施工工序合理[6-8]。

在地铁工程施工中，由于其工程地质复杂、临近既有车站、工程工期长、涉及单位多等特点给工程建设带来较多的不确定因素[9-10]，需要明确施工监控重难点，提出应对措施，而后基于此，采用合理的监测设备和控制标准，建立科学的监测控制系统，确保该车站主体施工中基坑工程及其临近工程在施工期间的安全稳定，保证了项目的顺利实施，为类似工程的施工提供借鉴。

1 工程概况

新建车站位于庐州大道与紫云路交叉口，沿紫云路东西向布置，与既有1号线车站侧、岛十字型换乘，并设置联络线（图1）。新建车站标准段基坑宽度22.7 m，标准段基坑深度20.5 m，主体结构主要位于可塑状黏土<3-1-1>与硬塑状黏土<3-1-2>层中，下蜀组<3-1-1>可塑状黏土膨胀潜势为弱—中等，下蜀組<3-1-2>硬塑状黏土膨胀潜势为弱—强，膨胀土具有显著的吸水膨胀，失水收缩的特性，且具有胀缩变形可逆性，随着胀缩变形，膨胀土内产生裂隙，整体强度降低，尤其是持续的干湿交替作用下，强度会急剧降低。

2 工程风险分析

结合风险因素识别，重难点按照工程结构自身、周边环境分类，对本工程对象、关键时段及关键内容汇总见表1。

3 监测风险因素重难点及应对措施

3.1 工程本身

（1）基坑坍塌风险：基坑开挖的空间效应和空间效应考虑不周;支护结构设计计算与实际受力不符;基坑监测数据的分析和预判不准确。

基坑开挖强调分段、分层均衡开挖，严格控制单步开挖深度，土方开挖放坡应按“时空效应原理”分块开挖，支撑架设与土方开挖密切配合;基坑计算过程中考虑施工过程的影响，保证计算过程与基坑实际受力工况相符;对影响基坑安全的项目进行监测，提出变形控制值、变形速率控制值，并采取三级管理体系，对存在异常的情况及时报警，并采取相应的应预案。

（2）基坑内外排水措施不力引起的基坑安全风险：基坑内外排水措施不力或设施运转出现问题，积水浸泡坑内土体，可能造成坑内土体滑坡，浸泡坑底，可能造成基坑整体滑坡或基坑隆起破坏;浸泡坑边地表，可能造成地面裂缝、沉陷。

本工程基坑无需降水，但应及时疏干坑内、外积水，防止坑内外土体被水浸泡。

（3）基坑开挖及支撑架设、拆除不当引起的基坑安全风险：施工工序错误，超挖并且支撑架设不及时;开挖面坡度过大，坑内土体失稳造成围护结构一侧突然卸载。

支撑的架设与拆除应严格按照设计要求进行;基坑开挖应分段分层进行，同时考虑土的时间效应和空间效应，保持开挖面土体稳定。

（4）地面荷载过大或不合理引起的基坑安全风险：挖土机机械停在基坑支护结构附近，造成支护结构承受的荷载大大增加，超出了安全储备;基础施工时，施工机械距离支护结构太近，支护结构荷载过大，产生大变形。

现场施工组织要合理，合理调度挖土机及混凝土罐车、泵车等，减少再基坑边缘活动的次数;对要停靠车辆机械的部位进行有针对性的加固，使其有足够的承载力。

（5）基坑开挖面及坑底土体暴露时间过长或扰动引起的基坑安全风险：基坑开挖面及坑底土体暴露时间过长或扰动容易引起坑内土体滑坡或坑底隆起破坏。

对基坑最后的一层土应采用人工修挖，机械施工时要注意对基底的保护，防止扰动过大;及时浇筑垫底，减少坑底暴露时间;尽快浇筑底板栓。

3.2 环境风险

3.2.1 既有市政管线

基坑周边临近雨水管、污水管、给水管、燃气管、污水管等。

施工前对管线的现状进行核查，若管线现况很差时应提前处理，确保管线安全;加强明挖基坑围护结构和内支撑体系，严格控制桩顶和桩体变形;及时布设测点，加密监测频率，结合监测结果及时调整施工工艺，做好应急预案。

3.2.2 既有市1号线车站

主体基坑附近既有1号线车站，1号线已运营，其结构型式为地下单层三柱四跨箱型框架结构，车站采用明挖顺做法施工，围护结构型式为桩撑支护。

施工前复测既有管线，对1号线结构及轨道等进行标高复测，以准确掌握既有线现阶段具体状况，累计检测值不得超标;临近1号线两侧范围钢支撑采用支撑轴力伺服系统，期间做好轴力动态控制和信息反馈;临近1号线两侧范围围护桩加长，减少两侧土体卸载影响;1号线车站两侧对称施工，过程中两侧预留土台最后挖除，开挖过程中严格按照施工步序图施工图，加强监控测量，并结合水平探孔和桩背后补充注浆保证1号线监测值在可控范围内。

3.2.3 邻近建（构）筑物

车站范围内影响施工的建（构）物如图1所示，主要为南侧悦方国际中心，北侧利港银河幸福广场，西南侧临近蓝鼎观湖苑，西北侧临近徽杰苑，东南侧毗邻万科蓝山，东北侧毗邻滨湖寿春中学。

严格控制基坑支护结构变形，监测围护结构、地下水位等;分层开挖、及时支撑，严禁超挖;加强对邻近地下室结构的变形监测，制定完善的应急管理预案。

4 监测内容及要求

根据GB 50911-2013《城市轨道交通工程监测技术规范》及周边环境、基坑深度等综合判断：该车站基坑工程监测等级为一级。

对于车站基坑工程，位移监测、地表沉降和支护结构的受力状况监测作为监测的主要项目。本工程以车站基坑整个施工过程为监测工作的重点阶段，适当增加监测频率。根据GB 50911-2013《城市轨道交通工程监测技术规范》和GB 50497-2019《建筑基坑工程监测技术规范》，监测内容见表2。

5 结束语

本文针对膨胀土区车站主体施工可能会遇到的不确定因素，明确了施工监控重难点，提出了应对措施，基于此，采用合理的监测设备和控制标准，建立了科学的监测控制系统，确保该车站主体施工中基坑工程及其临近工程在施工期间的安全稳定，保证了项目的顺利实施，可为类似工程的施工提供借鉴。

参考文献

[1] 刘伟楠，方诗圣，应克忠，等. 半盖挖车站深基坑工程的施工监测与数值模拟[J].建筑结构，2020，50（S1）：1014-1020.

[2] 孙晨. 地铁车站深基坑变形监测与数值模拟研究[D].淮南：安徽理工大学，2020.

[3] 刘厚成，郭启军. 基于ABAQUS的地铁深基坑变形监测与数值分析研究[J].土工基础，2021，35（1）：72-75.

[4] 石岭，周宾，李永辉，等. 地铁车站基坑半幅盖挖法施工监测及分析[J].现代城市轨道交通，2021，4（4）：70-75.

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[8] 刘国龙. 基于监测数据的地铁深基坑施工动态风险评估[J].四川建筑科学研究，2021，47（2）：70-76+84.

[9] 王涛. 基坑施工对邻近既有道路顶管隧道的变形影响研究[D].郑州：华北水利水电大学，2020.

[10] 冯庆元，沈文辉，杜志云，等. 中国与英国地铁施工监测技术标准对比分析[J].铁道建筑，2020，60（1）：66-71.

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