地铁深基坑施工变形监测分析

地铁深基坑施工变形监测分析

王坚候 连李辉 陈腾 李琴 张宏越

中建三局集团华南有限公司 广东省广州市 510000

摘要：在地铁车站工程施工的过程中，深基坑施工直接关系到整体工程的安全性和稳固性，因此必须加强对其围护结构、各方向位移、邻近地下管线设施及地下水位的监测，以控制其变形的发生。在深基坑形监测工作中应合理选择监测点位，合理确定监测频率和监测方法，对监测数据进行科学分析，及时掌握地铁车站深基坑支护结构的动态数据，保证深基坑施工的安全。本文首先分析了地铁深基坑施工变形及沉降监测的主要目的，其次对地铁深基坑施工变形及沉降监测进行分析，以供参考。

关键词：深基坑；地铁；基坑监测

引言

随着中国城市化进程的加快，交通拥堵问题日渐严峻，许多城市陆续开通了地铁线路，其中深基坑工程作为常见的地铁车站形式之一，得到了广泛应用。由于地铁车站深基坑开挖深度一般较大，开挖过程中所遇到的水文地质环境存在复杂性和不确定性，加上周边环境可能涉及的地下管线、建筑物等复杂因素，深基坑工程仍然是一项高风险、高难度的工程技术热点课题。基坑开挖过程中会造成周边环境沉降和围护结构的变形，基坑监测能够及时发出预警并采取相应措施控制险情，突出了基坑监测在信息化施工中的重要性。

1地铁深基坑施工变形及沉降监测的主要目的

（1）为施工顺利开展提供及时的信息反馈。由于土层性质的多样性和离散性，从地质调查资料获得的数据难以准确全面地反映地层的整体状况。通过施工现场的实时监测可以随时掌握土层、支护结构及邻近建筑物等的变化情况，将监测结果与方案设计时的预估值比较，可以判断施工方案是否和预期相符，为后续工作的进一步开展提供及时有效的信息反馈。由于地质条件的不同、施工工艺和周围环境的差异，通过现场监测结果还可以分析和研究设计计算中未考虑的各种复杂因素，为基坑工程后期设计提供重要的基础数据。（2）为周边环境的保护提供依据。通过对邻近构筑物、市政管线、周边道路的现场监测，还可以对方案初期的环境保护方案是否准确全面给以合理的验证分析，对出现的问题采取及时有效的处理措施，有效保护周边生态环境。

2地铁深基坑施工变形及沉降监测分析

2.1布设支护结构水平位移监测点

为了监测深基坑围护结构桩顶是否存在水平位移现象，在布设监测点时应在深基坑各边分别设置工作基点2~4个，且其监测点应设置在变形较小的基坑拐角位置。应在观测墩顶部设置整片钢板以及强制对中螺栓，以确保观测设备安装稳定精确。在深基坑支护结构的结构墙顶处，应通过埋设观测墩设置适当数量的水平位移监测点。布设监测点观测墩时应在支护结构顶部的冠梁上钻进成孔，且应准确控制孔径及孔深，以便进行埋设钢筋和混凝土浇筑作业。应将小棱镜等预埋件埋设于墩顶，且应对小棱镜气泡位置进行调整，以确保其在混凝土浇筑后能够正常开展观测工作。

2.2地表沉降数据分析

基坑开挖过程中，随着开挖深度的不断增加，墙体水平位移变化量不断增大，坑外水位也不断升高，坑外土体产生侧移，向基坑内一侧移动，加之基坑开挖过程中大型机械施工对土体反复碾压，导致地表沉降量数据较大。随着基坑底板浇筑完成且达到设计强度后，整个基坑属于箱涵结构，整个基坑周边土体达到稳定，且施工过程中大型施工机械数量减小，地表继续变化量减小，趋近于稳定状态。

2.3围护结构水平方向位移监测

基坑围护结构在基坑施工过程中主要承受侧向土体压力和水压力，同时将压力传递给支撑体系。随着基坑开挖深度的不断增加，基坑围护结构因土压力的不断增大而产生相应的变形，为防止围护结构在施工过程中发生破坏现象，使用测斜管对围护结构的水平位移进行监测。围护结构水平位移监测主要是采用测斜仪来量测斜管的变形量，从而得出基坑围护结构的变形情况，为在开挖过程中基坑出现的一些不稳定变形问题进行及时反馈。由于开挖深度的逐渐增加，作用于围护结构上的主动土压力不断增加，由于围护结构的桩体采用钢筋混凝土连续墙的形式，且开挖过程中混凝土支撑与钢支撑约束周边土体向基坑内侧偏移，同时，下部土体对桩身起到一定的嵌固作用，围护结构桩体的变形大部分呈现两头小中间大的曲线；少部分由于冠梁外侧土质较软且周边建筑物对土体荷载较大，基坑周边土体向建筑物移动，上部呈向基坑外侧偏移较大，冠梁以下中间向基坑内侧偏移较大。施工过程中围护结构变形速率最大的过程出现在最后一次开挖，在施工时要及时架设支撑，以确保对围护结构变形的控制。

2.4管涌风险控制

地铁深基坑施工过程中必须注重控制管涌风险，控制措施：①基底加固。管涌现象是由于承压水头压力过大，基底土体压力不足产生的，因此施工过程应注意对基底进行加固，可增设钢板桩，使其满足加固标准；②制定切实有效的降水方案。结合工程实际，灵活采用各类井点降水方法降低地下水位，在降水效果生效前，还应采取一定反压措施防止管涌恶化；③一旦发生管涌现象，应加强基坑围护结构的监测，并及时封堵渗透位置，浇筑混凝土增强反压渗透的压力，防止发生结构严重位移和基坑周边地面沉降，造成严重的安全事故。

2.5监测地下水水位变化的方法

在监测地下水水位时，可以利用干钢尺对观测井内的水位进行测量。观测井应选择水位相对较高的点位，并直接插入干钢尺，通过测定湿迹以及管顶高程对地下水水位进行计算。在观测时应注意合理选择钢尺长度，确保长于孔口和地下水位的高差，以保证观测的顺利进行，也可以采用测管对地下水水位进行测量。测量时应向水位管内放入测头，并根据钢尺电缆读数确定水位高程。测量时应重复4次且读数差应在4mm以内，取4次读数的平均值作为判断深基坑支护稳定性的参考依据，以控制测量误差。

2.6其他风险控制

其他风险控制措施：①信息化控制。得益于信息化技术的迅猛发展，在地铁深基坑施工中灵活运用信息技术，整合施工过程中丰富的信息资源，为促进地铁深基坑的安全施工提供更全面的信息支持；②加强连续墙变形监测。深基坑开挖阶段，支护结构易发生变形，施工过程中可利用测斜仪对连续墙的位移和变形量进行监测控制，以辅助施工技术人员进行判断，提升地铁深基坑围护结构的使用功能；③基坑外水位监测。地铁施工中深基坑安全控制应对基坑外的微承压水位和潜水位进行监测，通过监测结果确定地下连续墙的止水效果和漏水可能性，为指导深基坑进一步施工提供数据参考。

结语

由于地下土体性质、荷载条件和施工环境的复杂性，对在地铁深基坑开挖施工中，由开挖引发的土体性能、周边环境及建筑物、周边重要道路及地下设施变化的动态监测已经成为深基坑施工中不可缺少的组成部分。在实际的深基坑施工作业中，应及时对基坑支护结构的内力和变形、周边建筑、周边管线及设施、周边的重要道路进行实时监测，确保基坑在施工过程中不出现失稳现象，保证基坑在施工过程中的稳定性，避免由于基坑失稳而引发一系列的安全事故。

参考文献

[1]建筑施工手册第五版编委会.建筑施工手册（第五版）[M]：中国建筑工业出版社，2012.

[2]王光杰,敬国均,徐婧,等.杭州地铁青年路站深基坑监测分析[J].土工基础与工程,2019,33(2):116-120.

[3]邹晨晔.城市建筑区深基坑变形监测实施探讨[J].住宅与房地产,2018(7):272.

[4]吴必强.地铁深基坑监测变形控制及对周边环境影响[J].工程技术研究,2020,5(5):259-260.

[5]张宝贵,章伟善,万臣.京沙快速通道深基坑工程变形监测分析研究[J].郑州铁路职业技术学院学报,2021,33(2):34-36+39.

作者简介：王坚候（1994-04-08），男，汉族，本科学士，助理工程师，研究方向：土木工程。