地鐵車站深基坑施工中的變形監(jiān)測研究

文/商云霞 遼寧城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 遼寧沈陽 110032

1、前言

在基坑開挖及地鐵隧道施工的過程中。內(nèi)外的土體將由原來靜止土壓力向被動(dòng)和主動(dòng)土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變，應(yīng)力狀態(tài)的改變引起基坑承受荷載并導(dǎo)致施工結(jié)構(gòu)和土體的變形，基坑及地鐵隧道結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形中的任一量值超過容許的范圍，將造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞或?qū)χ車h(huán)境尤其是對四周建筑物和地下管線造成不利的影響。因此，通過監(jiān)測了解各施工階段地層與支護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，把握施工過程中結(jié)構(gòu)所處的安全狀態(tài)。

2、地鐵基坑工程監(jiān)測的內(nèi)容和基本要求

2.1 監(jiān)測的內(nèi)容

基坑開挖與支護(hù)的監(jiān)測項(xiàng)目，可根據(jù)具體情況，采用以下部分或全部內(nèi)容：基坑圍護(hù)樁（墻）的水平變位，包括圍護(hù)樁（墻）頂部的水平位移和圍護(hù)樁（墻）的測斜；支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐軸力或錨桿拉力；各立柱樁的隆起沉降量和水平位移；基坑回彈；圍護(hù)樁（墻）的內(nèi)力；基坑內(nèi)外側(cè)的孔隙水壓力及水土壓力；基坑內(nèi)外側(cè)土體地層的分層沉降和土體測斜；基坑周圍建筑物（構(gòu)筑物）的沉降和傾斜，地下管線的沉降和水平位移；基坑外側(cè)地下水位。

在實(shí)際工程中，監(jiān)測項(xiàng)目的選擇應(yīng)根據(jù)工程情況（如基坑開挖深度）及周圍環(huán)境而定，如工程規(guī)模較大，基坑開挖深度較深，尤其時(shí)處在鬧市中心，周圍環(huán)境保護(hù)要求較高時(shí)，上述項(xiàng)目均需監(jiān)測；中、小型工程，開挖深度不是太深，則可選擇幾個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測。

2.2 監(jiān)測的基本要求

（1）監(jiān)測數(shù)據(jù)必須時(shí)可靠的。數(shù)據(jù)的可靠性由監(jiān)測儀器的精度、可靠性以及觀測人員的素質(zhì)來保證。（2）觀測必須是及時(shí)的。因?yàn)榛娱_挖是一個(gè)動(dòng)態(tài)的施工過程，只有保證及時(shí)觀測才能有利于發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)采取措施。（3）觀測的項(xiàng)目，應(yīng)按照工程具體情況預(yù)先設(shè)定預(yù)警值，預(yù)警值應(yīng)包括變形值、內(nèi)力值及其變化速率。當(dāng)觀測發(fā)現(xiàn)超過預(yù)警值的異常情況，要立即考慮采取應(yīng)急補(bǔ)救措施。（4）每個(gè)工程的基坑支護(hù)監(jiān)測，應(yīng)該有完整的觀測記錄，形象的圖表、曲線和觀測報(bào)告。

3、深基坑檢測工程應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

沈陽地鐵九號線土建施工的奧體東站、區(qū)間豎井及橫通道。車站主體結(jié)構(gòu)為二層三跨島式站臺(tái)車站底板埋深約17.10m，頂板蓋土約3.5m，采用明挖法施工。車站維護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁，設(shè)置三道鋼支撐，采用坑外降水方案。聯(lián)絡(luò)通道及泵房與1號豎井及橫通道結(jié)合施工，2號施工豎井設(shè)置于區(qū)間大斷面處，以減少大斷面暗挖施工風(fēng)險(xiǎn)。該區(qū)域路網(wǎng)較多，建筑較少。建筑物為新建基礎(chǔ)較深的現(xiàn)代建筑。

3.2 監(jiān)測基點(diǎn)的布設(shè)

根據(jù)本工程的施工需要，在地面上埋設(shè)相應(yīng)的水平變形工作基點(diǎn)和沉降監(jiān)測工作基點(diǎn)。設(shè)置至少3個(gè)水平變形工作基點(diǎn)，并與業(yè)主所提供的GPS首點(diǎn)和精密導(dǎo)線點(diǎn)形成附合精密導(dǎo)線點(diǎn)；所設(shè)工作水基點(diǎn)和業(yè)主所提供的精密基點(diǎn)形成一條附合水準(zhǔn)路線。點(diǎn)位應(yīng)埋設(shè)在穩(wěn)固安全、能長期保存、便于尋找和施測的地方。

變形監(jiān)測控制網(wǎng)測量采用徠卡TS30全站儀進(jìn)行測量，沉降監(jiān)測控制網(wǎng)測量采用天寶DINI03電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。數(shù)據(jù)采集后進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、平差、精度評定、測量成果輸出、測量報(bào)告編制、資料報(bào)審等工作。

3.3 地表及周邊建筑物沉降

采用精密水準(zhǔn)測量方法。工作基點(diǎn)和附近基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測取得初始高程。觀測時(shí)各項(xiàng)限差宜嚴(yán)格控制，對不在水準(zhǔn)路線上的觀測點(diǎn)，一個(gè)測站不宜超過3個(gè)，如超過時(shí)，應(yīng)重讀后視點(diǎn)讀數(shù)，以作核對。監(jiān)測時(shí)通過測得各測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)(基點(diǎn))的高程差△H ，可得到各監(jiān)測點(diǎn)的高程△ht，然后與上次測得高程進(jìn)行比較，差值△h即為該測點(diǎn)的沉降值。即:△Ht(1,2)=△ht(2)-△ht(1)；本次所測高差與初始高差相較，差值即為累計(jì)沉降值。

在條件許可的情況下，盡可能的布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)，以便進(jìn)行平差處理，提高觀測精度，然后按照測站進(jìn)行平差，求得各點(diǎn)高程。

3.4 樁頂位移檢測

基坑樁頂水平位移和支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移主要考慮垂直于支護(hù)結(jié)構(gòu)邊線的水平位移。采用全站儀距離法監(jiān)測基坑樁頂水平位移和支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移，距離法是采用高精度測距全站儀直接測量工作基點(diǎn)至冠梁上的觀測點(diǎn)的距離，通過兩次距離變化得出位移值，對于視線不垂直于冠梁的點(diǎn)要進(jìn)行方向改正。全站儀安置在工作基點(diǎn)上，測量前應(yīng)定期和周圍的基點(diǎn)聯(lián)測，如工作基點(diǎn)有變形，則把變形值改正到觀測結(jié)果中。觀測點(diǎn)使用反射貼片或小棱鏡，反射貼片安置在覘板上，覘板使用建筑膠及鋼釘固定在冠梁的側(cè)面，小棱鏡安裝需要事先在結(jié)構(gòu)上安裝連接件，為保證連接精度采用CPIII測量使用的連接件。

3.5 鉆孔樁位移監(jiān)測

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了解施工過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同深度的水平位移情況。監(jiān)測孔布置在圍護(hù)結(jié)構(gòu)長邊20m-50m、短邊中點(diǎn)、豎向間距1m 的部位。監(jiān)測孔間距20-40m ，共22個(gè)監(jiān)測孔。

根據(jù)位移值繪制樁體水平位移隨時(shí)間的變化曲線，以及樁體水平位移隨開挖深度的變化曲線圖。在基坑橫斷面圖上，以一定的比例把水平位移值點(diǎn)畫在測點(diǎn)位置上，并以連線的形式將各點(diǎn)連接起來，形成樁體水平位移分布狀態(tài)圖。

3.6 監(jiān)測成果分析

對各項(xiàng)監(jiān)測所觀察到的數(shù)據(jù)認(rèn)真作詳細(xì)記錄，及時(shí)進(jìn)行整理。根據(jù)所繪各曲線的變化情況與趨勢，判定基坑的穩(wěn)定性，及時(shí)預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，確定施工時(shí)應(yīng)采取的措施，為修改設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。當(dāng)位移時(shí)態(tài)曲線的曲率趨于平緩時(shí)，應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析或其他數(shù)學(xué)方法分析，以推算最終位移值，確定位移變化規(guī)律。依據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)和監(jiān)控監(jiān)測資料反分析的結(jié)果進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)，通過不斷反饋后方開挖、監(jiān)控監(jiān)測的信息來逐步完善前方施工、設(shè)計(jì)。使前方的設(shè)計(jì)逐漸達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全，施工方法合理、適當(dāng)，真正達(dá)到控制工程投資，確保工程安全、避免工期延誤的目的。

結(jié)論：

在深基坑施工過程中，為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)所采取的各種假設(shè)和參數(shù)的正確性，指導(dǎo)基坑開挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工。確?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)和相鄰建筑物的安全，為合理制定保護(hù)措施提供依據(jù)。采取一系列監(jiān)測，包括：基坑周圍原有建筑物、道路、市政設(shè)施沉降位移監(jiān)測、基坑支護(hù)樁水平位移監(jiān)測、深層土體位移監(jiān)測、基坑內(nèi)外的地下水位監(jiān)測等，使基坑工程能夠順利完工，并發(fā)揮其效用。

[1]GB50497-2009.建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].2009.

[2]周榮，余群舟，周誠，等.武漢地鐵車站深基坑監(jiān)測項(xiàng)目選擇研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2016.

[3]林小嬌.基于監(jiān)測信息的地鐵基坑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[D].華中科技大學(xué)，2012.