淺談地鐵車站基坑監(jiān)測工程的優(yōu)化

陳祥

摘 要：地鐵車站基坑監(jiān)測工程質(zhì)量極易受到現(xiàn)場水文條件影響而出現(xiàn)變動，故而對其加以優(yōu)化很有必要，在此之上，本文簡要分析了地鐵車站基坑監(jiān)測工程的內(nèi)涵，并分別從合理布置監(jiān)測點(diǎn)、明確監(jiān)測控制值、優(yōu)化基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、注重位移監(jiān)測效果等方面，論述了地鐵車站基坑監(jiān)測工程的優(yōu)化措施，以此保證施工安全。

關(guān)鍵詞：地鐵車站;基坑監(jiān)測工程;支護(hù)樁

中圖分類號：U231.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0090-02

基坑監(jiān)測工程涉及內(nèi)容較為繁雜。而施工現(xiàn)場的監(jiān)測人員在具體工作中可從基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)角度上對樁體穩(wěn)定性、變形情況進(jìn)行全面了解，并切實(shí)落實(shí)現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)測內(nèi)容，保證基坑工程施工安全。另外，監(jiān)測人員在基坑監(jiān)測工作中還應(yīng)當(dāng)依據(jù)基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范應(yīng)用多種監(jiān)測技術(shù)，并選擇適合的監(jiān)測儀器。同時(shí)，還需將儀器監(jiān)測誤差控制在0.5mm范圍內(nèi)，從而增加監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1地鐵車站基坑監(jiān)測工程的內(nèi)涵

雖然在對地鐵車站基坑工程加以監(jiān)測時(shí)還未形成統(tǒng)一的安全等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。但從部分監(jiān)測工程項(xiàng)目的監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)中可知：在評判一個基坑工程安全等級時(shí)一方面可依據(jù)基坑本身深度來確定基坑工程遭受風(fēng)險(xiǎn)的程度，且受施工現(xiàn)場水文條件及環(huán)境分布特征的影響。另一方面，基坑工程安全等級與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況、穩(wěn)定性、支護(hù)類型等因素有著緊密的聯(lián)系。

基于此，可將基坑工程監(jiān)測等級分為三種階段，且每一個監(jiān)測等級所對應(yīng)的建筑安全系數(shù)都有所不同。其中影響基坑工程安全性最重要的兩個因素為樁頂水平位移與豎向位移。一旦監(jiān)測人員在監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)樁頂位移發(fā)生較大變化，將造成圍護(hù)樁出現(xiàn)傾斜風(fēng)險(xiǎn)，由此對基坑工程的施工帶來一定安全威脅。通常情況下，在三個不同階段的基坑監(jiān)測工程中都需要對樁頂位移加以嚴(yán)格監(jiān)測。而在前兩個基坑等級中還需監(jiān)測支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移值。若在監(jiān)測工程中錨桿支撐時(shí)間較長可加設(shè)立柱樁，以此為圍護(hù)樁對抗基坑外側(cè)壓力提供保障。因此，在監(jiān)測基坑工程的安全性時(shí)還需適當(dāng)監(jiān)測錨桿應(yīng)力，進(jìn)而保證基坑工程擁有較強(qiáng)的安全性。

2 地鐵車站基坑監(jiān)測工程的優(yōu)化措施

2.1合理布置監(jiān)測點(diǎn)

要想實(shí)現(xiàn)地鐵車站基坑監(jiān)測工程的高效優(yōu)化，就需要合理布置監(jiān)測點(diǎn)，促使基坑工程具有良好的安全保障。雖然針對基坑監(jiān)測工程有著具體的規(guī)范要求，但也需要與工程施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境緊密結(jié)合，以免出現(xiàn)不良后果。比如在西安某地鐵車站基坑工程中，因其屬于關(guān)中平原地區(qū)，且地下土層包括素填土、新黃土、中砂等物質(zhì)，一旦在開挖作業(yè)施工階段未能對其地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行密切監(jiān)測，很容易出現(xiàn)基坑支護(hù)變形等風(fēng)險(xiǎn)，造成基坑工程質(zhì)量有所下降[1]。

另外，還需布置對應(yīng)的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量。比如在一級、二級基坑監(jiān)測工程中，需將其基坑監(jiān)測間距控制在10m到20m范圍內(nèi)，并且保證支撐結(jié)構(gòu)檢測數(shù)量超過每層支撐結(jié)構(gòu)數(shù)量的1/10，一般需≥3根，這樣才能起到最佳監(jiān)測作用。同時(shí)，在布置監(jiān)測點(diǎn)時(shí)還應(yīng)選擇同一監(jiān)測斷面，以免所監(jiān)測的數(shù)值無法真實(shí)的表現(xiàn)出斷面變形程度。在基坑工程施工環(huán)節(jié)還需要實(shí)施開挖作業(yè)工作，若在極易發(fā)生坍塌的區(qū)域內(nèi)布置監(jiān)測點(diǎn)，將出現(xiàn)監(jiān)測失效等現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)測到位，應(yīng)及時(shí)將施工現(xiàn)場開挖土方運(yùn)輸至其它可放置地區(qū)，防止基坑樁頂位移監(jiān)測不準(zhǔn)確。

事實(shí)上，在布置監(jiān)測點(diǎn)時(shí)還需著重考慮施工現(xiàn)場周邊環(huán)境對監(jiān)測效果的影響，防止在預(yù)測基坑工程安全險(xiǎn)情時(shí)出現(xiàn)失誤問題。在此基礎(chǔ)上，可保證基坑工程在合理的監(jiān)測點(diǎn)布置情況下獲得良好的安全基礎(chǔ)。

2.2明確監(jiān)測控制值

由于每個地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境有所差異，故而在設(shè)置監(jiān)測控制值時(shí)需要結(jié)合地區(qū)特性，確保監(jiān)測控制值具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，這樣才能保證基坑工程獲得最佳監(jiān)測效果。實(shí)際上，在地鐵車站基坑工程中，需要精準(zhǔn)計(jì)算圍護(hù)樁的抗浮能力，避免地面土體外側(cè)支撐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脫落狀況。而在敷設(shè)地下管線時(shí)也應(yīng)當(dāng)注重圍護(hù)樁與地面之間距離的計(jì)算，防止在基坑工程中所設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)高度過大，從而降低施工質(zhì)量。擋土墻作為支撐基坑土體壓力的重要結(jié)構(gòu)，應(yīng)控制好擋土墻位移變化量，當(dāng)其位移超過標(biāo)準(zhǔn)控制值時(shí)極易造成地表沉降，但并不表明基坑工程的施工現(xiàn)場一定存在問題，故而還需依據(jù)基坑圍護(hù)樁樁頂位移變化監(jiān)測結(jié)果加以確定，以免誤判引發(fā)經(jīng)濟(jì)損失。為了進(jìn)一步提升監(jiān)測工作的可靠性，還需重點(diǎn)監(jiān)測圍護(hù)樁傾斜速率，并且從支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及變形程度等角度出發(fā)，將基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)作為重點(diǎn)監(jiān)測對象，進(jìn)而為監(jiān)測控制值的判斷提供重要依據(jù)，既能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)得到合理監(jiān)測，又能提升基坑工程的施工安全性。

2.3優(yōu)化基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

2.3.1 優(yōu)選方案

地鐵車站基坑監(jiān)測工程中需針對支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)選出最適合的支護(hù)方案，以便監(jiān)測工作更加有效。地鐵車站基坑工程常位于繁華地段，且開挖深度較大，一旦監(jiān)測不到位，將導(dǎo)致基坑工程出現(xiàn)較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，故而需結(jié)合具體的監(jiān)測要求制定科學(xué)的支護(hù)方案。在選擇支護(hù)方案時(shí)需先行確定好基坑支護(hù)的支撐類型，常見的支撐形式包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土結(jié)構(gòu)等。

以合肥長寧大道站基坑工程為例，它在監(jiān)測環(huán)節(jié)主要針對施工現(xiàn)場支撐結(jié)構(gòu)的受力與地表沉降情況加以監(jiān)測。而從監(jiān)測結(jié)果中知曉，地表沉降量的最大值僅為17mm，與標(biāo)準(zhǔn)控制值相差甚遠(yuǎn)，故而可在原有基礎(chǔ)上對其進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，以便支撐結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。但基坑圍護(hù)樁位移量卻達(dá)到了28.5mm，即將超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，由此最終認(rèn)定七號線南邊區(qū)域無需優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)，可在站點(diǎn)換乘處的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中選擇最佳優(yōu)化方案，促使該基坑項(xiàng)目監(jiān)測工作處于合理狀態(tài)下。只有當(dāng)監(jiān)測人員意識到基坑工程監(jiān)測的重要性時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測。

2.3.2 數(shù)值模擬

在對地鐵車站基坑工程進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，一是為了提升基坑工程施工的安全性;二是為了確?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定性良好。因此，在實(shí)際監(jiān)測過程中可依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)落實(shí)優(yōu)化方案內(nèi)容，由此滿足施工需求。

具體方法如下：

（1）模擬支撐結(jié)構(gòu)受力情況。在建模期間主要所應(yīng)用的是鋼支撐結(jié)構(gòu)，且鋼管厚度可達(dá)到16mm，實(shí)際可承受200kN的壓力，為了防止鋼支撐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)連接失敗等現(xiàn)象，可依據(jù)模擬數(shù)據(jù)結(jié)果在實(shí)際施工階段對支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化處理。

（2）模擬沉降量，基坑地表沉降量的變化是監(jiān)測工作中的重要內(nèi)容。而從模型監(jiān)測結(jié)果中可知：該基坑工程項(xiàng)目在優(yōu)化前的施工方案所體現(xiàn)的沉降量最大值為7.51mm，照比優(yōu)化方案小1.99mm，而在實(shí)際施工環(huán)節(jié)需在開挖施工處布置相應(yīng)的監(jiān)測點(diǎn)，從而科學(xué)掌握開挖地段所產(chǎn)生的沉降量，為后續(xù)采取優(yōu)化措施提供理論依據(jù)。

（3）模擬圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移數(shù)據(jù)。從相關(guān)模擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可知：在模擬位移數(shù)值中反映出來的位移變化量較大時(shí)，則表示支撐結(jié)構(gòu)正處于斜撐狀態(tài)，應(yīng)在具體施工期間圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范化處理，有助于保證基坑工程的施工安全[2]。

2.4注重位移監(jiān)測效果

2.4.1 樁頂沉降

基坑圍護(hù)樁樁頂位移量的變化是判斷施工安全性的最重要因素，故而對其進(jìn)行監(jiān)測具有一定的實(shí)踐意義。比如在某地鐵車站基坑工程中，整體車站長約290.48m，且屬于長為90m、寬為30m的中坑型基坑，其中外基坑深度為10m、內(nèi)基坑深度為9.1m。在該基坑工程的監(jiān)測工作中，主要是對基坑內(nèi)部39根支護(hù)樁變化情況進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果繪制曲線圖，促使監(jiān)測人員更直觀的掌握支護(hù)樁沉降趨勢。從39根支護(hù)樁沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)可得出：有部分支護(hù)樁存在斜撐風(fēng)險(xiǎn)，而大體上沉降量持續(xù)在0.1mm層面上。根據(jù)樁頂沉降量的監(jiān)測結(jié)果可對基坑工程施工起到輔助作用，避免在突變情況下發(fā)生支護(hù)樁變形現(xiàn)象，影響基坑施工質(zhì)量。因此，注重基坑樁頂位移監(jiān)測效果較為重要[3]。

2.4.2樁體深層水平位移

在對基坑工程中的支護(hù)樁樁體深層水平位移進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照0.5m的距離布置監(jiān)測點(diǎn)，并以基坑中17個支護(hù)樁樁體作為監(jiān)測對象。為了及時(shí)了解支護(hù)樁樁體深層水平位移的變化情況，可對其中所處地理位置較特殊的支護(hù)樁位移變化繪制曲線圖，保證基坑開挖施工順利。由于開挖作業(yè)會對支護(hù)樁樁身帶來干擾，造成沉降量呈現(xiàn)明顯遞增趨勢，故而在監(jiān)測時(shí)需考慮到土體變化對監(jiān)測結(jié)果的影響。在該項(xiàng)目中所得出的支護(hù)樁樁體水平位移最大值為10.15mm，并且是在支護(hù)樁距離地面1m時(shí)產(chǎn)生的最大位移。而在距離地面2m時(shí)，支護(hù)樁樁體水平位移為8.2mm，這表明支護(hù)樁樁體監(jiān)測需要監(jiān)測人員通過調(diào)整監(jiān)測頻率的方式，確保樁體位移情況處于可控范圍內(nèi)。

3結(jié)論

綜上所述，在優(yōu)化地鐵車站基坑監(jiān)測工程時(shí)可從監(jiān)測點(diǎn)的布置、控制值的確定、支護(hù)方案的制定、位移監(jiān)測等方面著手，這樣才能保證地鐵車站基坑工程具有較強(qiáng)的安全性。另外，在施工現(xiàn)場還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件及地下結(jié)構(gòu)分布情況進(jìn)一步明確檢測項(xiàng)目的安全等級，以此避免所設(shè)計(jì)的監(jiān)測點(diǎn)失去原有監(jiān)測意義，造成基坑工程施工出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基坑工程的全方位監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王仕元.地鐵車站深基坑開挖過程施工監(jiān)測及數(shù)值模擬分析[D].武漢：華中科技大學(xué)，2019.