復(fù)雜環(huán)境下地鐵深基坑施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及應(yīng)用

尚世強(qiáng)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市的發(fā)展得到了帶動(dòng)，基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，作為城市重要交通設(shè)施的地鐵飛速崛起。根據(jù)當(dāng)前情況來(lái)看，大多數(shù)的城市都有正在建設(shè)的地鐵軌道工程，特別是在發(fā)達(dá)城市和新興城市，地鐵建設(shè)形成了新的高峰期。然而城市的建筑環(huán)境變得日益復(fù)雜，給地鐵的建設(shè)帶來(lái)了許多困難和挑戰(zhàn)。深基坑工程作為地鐵建設(shè)的核心工程，對(duì)地鐵的設(shè)計(jì)、技術(shù)運(yùn)用、建設(shè)周期和施工都有著重要的影響。因此,必須加強(qiáng)地鐵深基坑施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及應(yīng)用，為地鐵的順利建成提供保障，同時(shí)助力城市未來(lái)發(fā)展。

在建筑工程發(fā)展突飛猛進(jìn)的背景之下，地鐵建設(shè)的技術(shù)也登上新的階梯。然而城市的施工環(huán)境大多錯(cuò)綜復(fù)雜，在地鐵項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，很容易影響周圍的巖土體，稍有不慎甚至?xí)鸪鞘薪ㄖ锏牡顾凸芫€的破壞，造成城市的重大損失。據(jù)此地鐵項(xiàng)目的建設(shè)必須采取信息化施工的方式，首要任務(wù)是要做好并運(yùn)用深基施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為地鐵工程實(shí)施提供技術(shù)和信息支持。接下來(lái)，本文將就復(fù)雜環(huán)境下地鐵深基坑施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及應(yīng)用進(jìn)行介紹，希望為當(dāng)今城市地鐵深基坑工程的實(shí)施提供一些意見(jiàn)，做出一些貢獻(xiàn)。

一、復(fù)雜環(huán)境下地鐵深基坑施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及應(yīng)用的性質(zhì)及概述

面對(duì)城市復(fù)雜的地下環(huán)境，必須采用信息化技術(shù)為地鐵項(xiàng)目工程的實(shí)施做支撐，而運(yùn)用信息化技術(shù)的重要步驟，就是深基坑施工的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和應(yīng)用。根據(jù)一般定義來(lái)說(shuō)，深基坑工程是深基坑底部的面積在27m2以內(nèi)，底部的長(zhǎng)邊小于3倍的短邊，開(kāi)挖的深度超過(guò)5m（含5m）或者地下室三層以上（含三層），或者雖然開(kāi)挖的深度沒(méi)有超過(guò)五米，但是地質(zhì)環(huán)境特別復(fù)雜的工程。同時(shí)，深基坑工程是地鐵建設(shè)的核心工程，深基坑的建設(shè)質(zhì)量影響著地鐵工程的進(jìn)行。

在深基坑工程開(kāi)挖之前，先要根據(jù)設(shè)計(jì)文件及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定好監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)包括地上的建筑物、地下的管道和線路、地表沉降、支護(hù)結(jié)構(gòu)水平及豎向位移、支撐應(yīng)力等。地鐵深基坑的挖掘過(guò)程中，必須做好對(duì)深基坑周圍環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并同步施工支護(hù)結(jié)構(gòu)。除此之外，進(jìn)行檢測(cè)工作的相關(guān)部門要及時(shí)上報(bào)相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)相關(guān)方案，之后的深基坑施工過(guò)程都應(yīng)該嚴(yán)格按照方案實(shí)行。隨時(shí)對(duì)施工過(guò)程中的情況進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，為地鐵施工項(xiàng)目提供相關(guān)的數(shù)據(jù)，使工程能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋實(shí)時(shí)調(diào)整施工方案和施工工藝，加強(qiáng)深基坑相關(guān)防護(hù)，盡可能避免重大事故的發(fā)生，減少地鐵建設(shè)和城市發(fā)展的損失，從而保證地鐵深基坑工程的順利進(jìn)行。

二、復(fù)雜環(huán)境下地鐵深基坑工程常見(jiàn)的破壞形式

1.深基坑周圍的環(huán)境遭到了破壞

城市的地下環(huán)境非常復(fù)雜，地鐵的深基坑工程量大，在施工過(guò)程中會(huì)對(duì)周圍的土體造成一定程度的擾動(dòng)，其中一個(gè)表現(xiàn)就是引起周圍的地表的下沉，影響周圍建筑物和構(gòu)筑物的穩(wěn)定，以及地下管道和線路的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生重大的工程事故，造成人員的傷亡、地鐵施工受阻以及城市損失。深基坑實(shí)施后引起周圍地表下沉的因素有很多，其中包括：

深基坑的墻體錯(cuò)位變位；地質(zhì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致深基坑的變形；井點(diǎn)積水造成地層凝固；大量抽水引起水土流失等。因此，如何預(yù)測(cè)和控制地鐵深基坑工程引起的地面沉降成為了急需解決的難題。

2.深基坑的支護(hù)體系被破壞

有些地鐵的深基坑工程為了追趕進(jìn)度，施工過(guò)程過(guò)快過(guò)急，而忽視了深基坑內(nèi)部的質(zhì)量，大量的挖掘地下土，但是深基坑的支架體系卻沒(méi)有得到完善，深基坑內(nèi)部一直處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。或者一些施工團(tuán)隊(duì)存在僥幸心理，為了節(jié)省開(kāi)支而減少了支撐。這些行為最終都有可能導(dǎo)致深基坑的圍護(hù)體系因受力過(guò)大而折斷，最終導(dǎo)致塌陷事故發(fā)生。

因?yàn)槌鞘械牡厣檄h(huán)境較為復(fù)雜，在火車站或者地鐵站等張條形的深基坑內(nèi)挖掘時(shí)，由于雨水的沖刷、坡度過(guò)陡等因素，有可能引起滑坡的發(fā)生，墜落的土層砂礫沖刷摧毀了之前建造的支護(hù)體系，最終導(dǎo)致地深基坑工程被破壞。

3.深基坑工程的施工方法錯(cuò)誤

一些施工團(tuán)隊(duì)內(nèi)部體系不夠完善，對(duì)施工的過(guò)程和質(zhì)量要求過(guò)低，從而產(chǎn)生了以下問(wèn)題：過(guò)度的挖掘地下土、開(kāi)挖的順序發(fā)生錯(cuò)誤、建設(shè)和拆除支護(hù)體系的方法不正確或者地下的排水設(shè)施不夠完善及時(shí)等。施工團(tuán)隊(duì)必須制定深基坑工程防護(hù)的相關(guān)規(guī)定，加大對(duì)班組人員的監(jiān)督力度，并且制定一套完善的施工方案和事故發(fā)生后的應(yīng)對(duì)措施。深基坑的施工過(guò)程必須嚴(yán)格按照施工方案來(lái)實(shí)行，如果事故發(fā)生后能夠及時(shí)做出防護(hù)的措施。

三、復(fù)雜環(huán)境下地鐵深基坑工程的相關(guān)施工方案

在地鐵的深基坑工程開(kāi)挖之前，必須要對(duì)周圍復(fù)雜的環(huán)境、土質(zhì)結(jié)構(gòu)以及深基坑的內(nèi)部情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，之后根據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)方案，方案的主要內(nèi)容包括：坑壁支護(hù)、坑邊負(fù)荷、排水措施、上下通道、土方挖掘、作業(yè)環(huán)境等。

在坑壁支護(hù)方面，基坑深度和周圍施工的環(huán)境不同，采取的支護(hù)體系方案也就會(huì)不同，根據(jù)基坑的深度來(lái)進(jìn)行原狀土放坡，當(dāng)深基坑的深度小于3m時(shí)，可以采取一次性放坡的方式。當(dāng)深基坑的深度在4m到5m之間時(shí)，可以采用分級(jí)放坡的方式。為了保證邊坡的穩(wěn)定，必須明挖放坡，根據(jù)地質(zhì)情況也可以使用支護(hù)樁、土釘墻或者在地下連續(xù)墻的方式為邊坡的穩(wěn)定作保障。

在坑邊負(fù)荷方面，在坑邊堆放土方材料和施工設(shè)施時(shí)，必須嚴(yán)格按照監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行擺放，避免造成坍塌或者高空墜物而發(fā)生危險(xiǎn)，超過(guò)坑邊負(fù)載而引起的后果將難以設(shè)想。通常情況下，堆置的土方材料和施工設(shè)施距離坑槽的上部邊緣不得低于1.2m，高度不得高于1.5m。

在排水措施方面，由于降雨或者在發(fā)掘過(guò)程中挖出地下水，深基坑常常發(fā)生積水的情況。深基坑積水不僅會(huì)影響作業(yè)，嚴(yán)重情況下甚至?xí)?dǎo)致坍塌和地面沉降，因此，做好深基坑的排水措施至關(guān)重要。對(duì)深基坑積水的控制方式通常有排水和降水。通過(guò)建造集水井，將水匯集于集水井中，之后采用水泵將水抽走，最終達(dá)到排水和降水的目的。

在上下通道方面，必須根據(jù)地下的情況，建造班組人員專用通道。在地鐵項(xiàng)目施工過(guò)程中，禁止班組人員隨意攀爬手架，按照要求從專用通道通過(guò)。專用通道的攀登設(shè)施可以搭建專門的梯子來(lái)保證可視條件，并且應(yīng)當(dāng)符合高處作業(yè)規(guī)范中關(guān)于攀登方面的要求，最大程度的保障班組人員的安全。

在土方挖掘方面，所有施工機(jī)械必須按照相關(guān)要求按順序進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，并且經(jīng)過(guò)有關(guān)部門的檢查確保機(jī)械合格。當(dāng)機(jī)械和人工配合施工挖掘時(shí)，禁止作業(yè)人員進(jìn)入機(jī)械施工的半徑范圍以內(nèi)；等到機(jī)械停止作業(yè)以后，班組人員才可以進(jìn)入坑內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。

在作業(yè)環(huán)境方面，必須為班組人員設(shè)置安全立足點(diǎn)，按照相關(guān)的要求來(lái)搭設(shè)腳手架和構(gòu)建基坑邊緣的防護(hù)。進(jìn)行交叉作業(yè)時(shí)，上下要建設(shè)一定的隔離層。同時(shí)相關(guān)部門要做好電氣設(shè)施的檢查，防止電氣泄露發(fā)生危險(xiǎn)。

四、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可能產(chǎn)生的結(jié)果以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如何應(yīng)用

在對(duì)復(fù)雜環(huán)境下地鐵深基坑工程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)，必須按照監(jiān)測(cè)方案中的監(jiān)測(cè)頻率對(duì)工程自身及周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)向相關(guān)部門上報(bào)超出監(jiān)測(cè)預(yù)警值的情況，并發(fā)布預(yù)警警報(bào)。各部門對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)查和分析，提前做好防護(hù)措施，從而通過(guò)運(yùn)用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)來(lái)減少基坑危險(xiǎn)的發(fā)生，保證班組人員的安全，維護(hù)地鐵施工項(xiàng)目的正常進(jìn)行。

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可能會(huì)產(chǎn)生多種多樣的結(jié)果。對(duì)周圍建筑物的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，通常情況下建筑物會(huì)隨著深基坑的施工發(fā)生不同程度的沉降，因此，需要加大對(duì)沉降程度的關(guān)注。相關(guān)的勘察人員要時(shí)刻關(guān)注地表的變化，一旦出現(xiàn)地表裂縫等情況時(shí)，必須加固地下的防護(hù)。對(duì)土質(zhì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，要對(duì)土質(zhì)的疏松程度、土質(zhì)中的水分含量以及土體變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。也可以根據(jù)土體的變形方向繪制曲線圖，更加宏觀地反應(yīng)土質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，為深基坑工程提供客觀的數(shù)據(jù)。關(guān)于水位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面，應(yīng)當(dāng)在深基坑外設(shè)置一定的水位監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)反映地下水位深度變化，據(jù)此來(lái)進(jìn)行之后工程的實(shí)施方向。關(guān)于深基坑的支護(hù)體系的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面，因?yàn)榛鶎涌油诰蜻^(guò)程必然伴隨著樁體的移動(dòng)，所以必須隨時(shí)對(duì)支護(hù)體系進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而保障支護(hù)體系的穩(wěn)定性。除此之外，還有多種方面都在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的考量范圍之內(nèi)，必須盡可能地做好全面對(duì)地鐵深基坑過(guò)程周圍環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，避免疏忽和遺落。全面的運(yùn)用監(jiān)測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù)，對(duì)各項(xiàng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較和分析，對(duì)可能發(fā)生的事故做好對(duì)應(yīng)的解決措施，在科學(xué)的控制之下保證地鐵深基坑工程的實(shí)施。

五、結(jié)語(yǔ)

地鐵工程是建筑工程中施工占地面積廣、施工技術(shù)復(fù)雜、深基坑挖掘難度大的一項(xiàng)項(xiàng)目。并且伴隨著城市的快速發(fā)展，城市地鐵工程所處的環(huán)境日益復(fù)雜，所以作為其重點(diǎn)的深基坑工程成為地鐵工程項(xiàng)目是否能夠順利實(shí)施的關(guān)鍵。因此，在工程進(jìn)行的過(guò)程中，必須正確運(yùn)用深基坑的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，為地鐵施工項(xiàng)目進(jìn)行提供保障。施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)加大對(duì)深基坑的科研投入，提高深基坑的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，從而提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。同時(shí)進(jìn)行深基坑的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)，要選擇恰當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)點(diǎn)，全方位的監(jiān)測(cè)各個(gè)周圍環(huán)境，促進(jìn)未來(lái)地鐵工程的可持續(xù)發(fā)展。