复杂环境下地铁深基坑施工动态监测及应用

尚世强

随着我国经济的高速发展，城市的发展得到了带动，基础设施不断完善，作为城市重要交通设施的地铁飞速崛起。根据当前情况来看，大多数的城市都有正在建设的地铁轨道工程，特别是在发达城市和新兴城市，地铁建设形成了新的高峰期。然而城市的建筑环境变得日益复杂，给地铁的建设带来了许多困难和挑战。深基坑工程作为地铁建设的核心工程，对地铁的设计、技术运用、建设周期和施工都有着重要的影响。因此,必须加强地铁深基坑施工动态监测及应用，为地铁的顺利建成提供保障，同时助力城市未来发展。

在建筑工程发展突飞猛进的背景之下，地铁建设的技术也登上新的阶梯。然而城市的施工环境大多错综复杂，在地铁项目进行过程中，很容易影响周围的岩土体，稍有不慎甚至会引起城市建筑物的倒塌和管线的破坏，造成城市的重大损失。据此地铁项目的建设必须采取信息化施工的方式，首要任务是要做好并运用深基施工动态监测，为地铁工程实施提供技术和信息支持。接下来，本文将就复杂环境下地铁深基坑施工动态监测及应用进行介绍，希望为当今城市地铁深基坑工程的实施提供一些意见，做出一些贡献。

一、复杂环境下地铁深基坑施工动态监测及应用的性质及概述

面对城市复杂的地下环境，必须采用信息化技术为地铁项目工程的实施做支撑，而运用信息化技术的重要步骤，就是深基坑施工的动态监测和应用。根据一般定义来说，深基坑工程是深基坑底部的面积在27m2以内，底部的长边小于3倍的短边，开挖的深度超过5m（含5m）或者地下室三层以上（含三层），或者虽然开挖的深度没有超过五米，但是地质环境特别复杂的工程。同时，深基坑工程是地铁建设的核心工程，深基坑的建设质量影响着地铁工程的进行。

在深基坑工程开挖之前，先要根据设计文件及现场实际情况确定好监测点位置，这些监测点包括地上的建筑物、地下的管道和线路、地表沉降、支护结构水平及竖向位移、支撑应力等。地铁深基坑的挖掘过程中，必须做好对深基坑周围环境的动态监测，并同步施工支护结构。除此之外，进行检测工作的相关部门要及时上报相关的检测数据，并根据数据设计相关方案，之后的深基坑施工过程都应该严格按照方案实行。随时对施工过程中的情况进行全方位的监测，为地铁施工项目提供相关的数据，使工程能够根据监测数据反馈实时调整施工方案和施工工艺，加强深基坑相关防护，尽可能避免重大事故的发生，减少地铁建设和城市发展的损失，从而保证地铁深基坑工程的顺利进行。

二、复杂环境下地铁深基坑工程常见的破坏形式

1.深基坑周围的环境遭到了破坏

城市的地下环境非常复杂，地铁的深基坑工程量大，在施工过程中会对周围的土体造成一定程度的扰动，其中一个表现就是引起周围的地表的下沉，影响周围建筑物和构筑物的稳定，以及地下管道和线路的正常运行，严重时甚至会发生重大的工程事故，造成人员的伤亡、地铁施工受阻以及城市损失。深基坑实施后引起周围地表下沉的因素有很多，其中包括：

深基坑的墙体错位变位；地质运动导致深基坑的变形；井点积水造成地层凝固；大量抽水引起水土流失等。因此，如何预测和控制地铁深基坑工程引起的地面沉降成为了急需解决的难题。

2.深基坑的支护体系被破坏

有些地铁的深基坑工程为了追赶进度，施工过程过快过急，而忽视了深基坑内部的质量，大量的挖掘地下土，但是深基坑的支架体系却没有得到完善，深基坑内部一直处于不稳定的状态。或者一些施工团队存在侥幸心理，为了节省开支而减少了支撑。这些行为最终都有可能导致深基坑的围护体系因受力过大而折断，最终导致塌陷事故发生。

因为城市的地上环境较为复杂，在火车站或者地铁站等张条形的深基坑内挖掘时，由于雨水的冲刷、坡度过陡等因素，有可能引起滑坡的发生，坠落的土层砂砾冲刷摧毁了之前建造的支护体系，最终导致地深基坑工程被破坏。

3.深基坑工程的施工方法错误

一些施工团队内部体系不够完善，对施工的过程和质量要求过低，从而产生了以下问题：过度的挖掘地下土、开挖的顺序发生错误、建设和拆除支护体系的方法不正确或者地下的排水设施不够完善及时等。施工团队必须制定深基坑工程防护的相关规定，加大对班组人员的监督力度，并且制定一套完善的施工方案和事故发生后的应对措施。深基坑的施工过程必须严格按照施工方案来实行，如果事故发生后能够及时做出防护的措施。

三、复杂环境下地铁深基坑工程的相关施工方案

在地铁的深基坑工程开挖之前，必须要对周围复杂的环境、土质结构以及深基坑的内部情况进行监测，之后根据监测的结果来设计方案，方案的主要内容包括：坑壁支护、坑边负荷、排水措施、上下通道、土方挖掘、作业环境等。

在坑壁支护方面，基坑深度和周围施工的环境不同，采取的支护体系方案也就会不同，根据基坑的深度来进行原状土放坡，当深基坑的深度小于3m时，可以采取一次性放坡的方式。当深基坑的深度在4m到5m之间时，可以采用分级放坡的方式。为了保证边坡的稳定，必须明挖放坡，根据地质情况也可以使用支护桩、土钉墙或者在地下连续墙的方式为边坡的稳定作保障。

在坑边负荷方面，在坑边堆放土方材料和施工设施时，必须严格按照监测结果进行摆放，避免造成坍塌或者高空坠物而发生危险，超过坑边负载而引起的后果将难以设想。通常情况下，堆置的土方材料和施工设施距离坑槽的上部边缘不得低于1.2m，高度不得高于1.5m。

在排水措施方面，由于降雨或者在发掘过程中挖出地下水，深基坑常常发生积水的情况。深基坑积水不仅会影响作业，严重情况下甚至会导致坍塌和地面沉降，因此，做好深基坑的排水措施至关重要。对深基坑积水的控制方式通常有排水和降水。通过建造集水井，将水汇集于集水井中，之后采用水泵将水抽走，最终达到排水和降水的目的。

在上下通道方面，必须根据地下的情况，建造班组人员专用通道。在地铁项目施工过程中，禁止班组人员随意攀爬手架，按照要求从专用通道通过。专用通道的攀登设施可以搭建专门的梯子来保证可视条件，并且应当符合高处作业规范中关于攀登方面的要求，最大程度的保障班组人员的安全。

在土方挖掘方面，所有施工机械必须按照相关要求按顺序进入施工现场，并且经过有关部门的检查确保机械合格。当机械和人工配合施工挖掘时，禁止作业人员进入机械施工的半径范围以内；等到机械停止作业以后，班组人员才可以进入坑内进行作业。

在作业环境方面，必须为班组人员设置安全立足点，按照相关的要求来搭设脚手架和构建基坑边缘的防护。进行交叉作业时，上下要建设一定的隔离层。同时相关部门要做好电气设施的检查，防止电气泄露发生危险。

四、动态监测可能产生的结果以及监测数据如何应用

在对复杂环境下地铁深基坑工程进行动态监测时，必须按照监测方案中的监测频率对工程自身及周边环境进行监测，及时向相关部门上报超出监测预警值的情况，并发布预警警报。各部门对监测结果进行调查和分析，提前做好防护措施，从而通过运用动态监测来减少基坑危险的发生，保证班组人员的安全，维护地铁施工项目的正常进行。

动态监测可能会产生多种多样的结果。对周围建筑物的动态监测来说，通常情况下建筑物会随着深基坑的施工发生不同程度的沉降，因此，需要加大对沉降程度的关注。相关的勘察人员要时刻关注地表的变化，一旦出现地表裂缝等情况时，必须加固地下的防护。对土质结构的动态监测来说，要对土质的疏松程度、土质中的水分含量以及土体变化进行监测。也可以根据土体的变形方向绘制曲线图，更加宏观地反应土质结构的变化，为深基坑工程提供客观的数据。关于水位的动态监测方面，应当在深基坑外设置一定的水位监测监测点，实时反映地下水位深度变化，据此来进行之后工程的实施方向。关于深基坑的支护体系的动态监测方面，因为基层坑挖掘过程必然伴随着桩体的移动，所以必须随时对支护体系进行监测，从而保障支护体系的稳定性。除此之外，还有多种方面都在动态监测的考量范围之内，必须尽可能地做好全面对地铁深基坑过程周围环境的动态监测，避免疏忽和遗落。全面的运用监测结果和数据，对各项的监测结果进行比较和分析，对可能发生的事故做好对应的解决措施，在科学的控制之下保证地铁深基坑工程的实施。

五、结语

地铁工程是建筑工程中施工占地面积广、施工技术复杂、深基坑挖掘难度大的一项项目。并且伴随着城市的快速发展，城市地铁工程所处的环境日益复杂，所以作为其重点的深基坑工程成为地铁工程项目是否能够顺利实施的关键。因此，在工程进行的过程中，必须正确运用深基坑的动态监测技术，为地铁施工项目进行提供保障。施工团队应当加大对深基坑的科研投入，提高深基坑的动态监测技术，从而提高监测数据的精准度。同时进行深基坑的动态监测时，要选择恰当的监测点，全方位的监测各个周围环境，促进未来地铁工程的可持续发展。