摘要：近年来，城市地铁等大型深基坑开挖工程作为典型施工技术逐步增多，一定程度上提升了土地资源的利用率。为了确保施工过程中基坑和施工人员的安全，应加强对基坑的监测。
关键词：地铁工程：深基坑：施工监测
引言
由于地铁车站深基坑场地的复杂性和不确定性，开挖时常造成重大的人员伤亡和经济损失，因此监测与分析地铁深基坑的开挖具有重要意义。目前，分析现场监测数据是控制基坑工程施工安全的有效途径。
1、地铁工程基坑变形理论分析
1.1基底隆起变形
基底隆起变形的原因是在深基坑开挖过程中，开挖土体的自重应力沿垂直方向释放，对基坑底部土层产生影响。基坑底部土体的应力状态发生变化，最终导致基坑底部土体的变形。基底隆起是基坑开挖的直接表现。土的竖向卸载荷载使土体的初始应力发生变化。当基坑开挖深度较小时，基坑底部土体具有垂直弹性隆起，即中间较高，两侧相对底部，隆起会随着开挖施工的停止而停止，不会使围护结构的外部土体产生侧移。随着基坑开挖深度的增加，基坑内外土层之间的高度差异也随之增大。此时，在地基荷载和基坑周围的侧向土的作用下，围护结构在土压力的作用下会向基坑内侧产生变形，从而该方向的位移使基坑底部的土体具有向上的塑性隆起。
1.2基坑围护结构变形
基坑开挖的过程就是坑内的土体被挖去，这样就在基坑两侧内外产生压力差，导致了基坑围护结构产生内向位移，且随着基坑开挖深度的增长，位移也跟着变大。由于基坑开挖，导致基坑内部土压力受到损失，这样就引起基坑外部承受主动土压力底部承受被动土压力。
基坑开挖通常采用是先开挖后支撑的方式，也就是说围护结构在开挖后先产生一定的变形，内支撑才支设。围护结构的变形同时增加起了周围土体的变形，这种变形包括地表沉降及基底隆起，基坑开挖初期，围护结构最大位移出现在顶部，位移呈现三角形分布：慢慢随基坑继续施工，刚性围护结构随着基坑继续开挖仍向内侧产生三角形水平移动，随着内支撑的架设，围护结构也有刚性变成柔性，顶部位移不在变化，而围护结构中部向内侧变形明显。
1.3地表沉降
基坑周围地表沉降是基坑底部变形和围护结构位移变形共同作用的结果，地表沉降不仅会影响基坑的稳定性，而且会引起基坑周围环境的破坏。基坑施工中监测土体的变形，主要是监测地表沉降和基坑周边建筑物沉降。基坑开挖初期，基坑底部隆起变形为弹性，围护结构的位移也是弹性变形，在这个阶段地表沉降量相对较小。基坑继续开挖，围护结构和地表沉降变形量也增大。
基坑的地表沉降主要分为“抛物线型变形”和“三角形变形”两种，当土体的硬度较小，围护结构埋入土体深度较浅时，地表沉降变形通常是三角形变形形式：基坑深度加大后，围护结构变形量加大，基坑周边土体沉降也在增大，且基坑边缘土体沉降量最大：在土层硬度较大时经常出现抛物线变形形式，当基坑围护结构埋入土层较深时，地表沉降最大量位置也由基坑变形逐渐向发生改变，最终出现在距基坑变形一定距离的位置。
2、地铁工程深基坑施工监测技术应用
2.1围护桩顶的水平监测
2.1.1监测点布置
布置位置：围护桩桩顶部的向内位移监测点，布设在顶部冠梁上，中部，各监测点的距离在15到25米之间。
2.1.2观测方法
（1）极坐标法
观测点与观测站形成一条方向线，该方向与任意一个基准方向形成一个角，通过在基点上观测不同的变形点，用极坐标的方法可以计算变形点的坐标，我们可以通过坐标变化量进行计算监测点的位移量。
（2）小角法
该小角法在基坑围护桩水平监测中用的十分广泛，主要用于当一些观测点分布比较散乱的情况。选择一测测站A，观测点与测站距离用T表示，T大小为S，在大于2S的范围选后测站点A，使用全站仪观测，观测角为β，同方法要测2到5测回。开始测定β时，为确保其准确性，要测定两次。
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2.2桩体深层水平位移监测
2.2.1监测点布置
在项目施工的工程中，为了确保围护桩的安全稳定性，我们对围护桩在不同深度处进行监测，各监测点应安装在桩周边的中心处和一些具有代表性的地方。监测点的具体间距以及数量要根据基坑工程的实际情况而定，监测断面的布设间距应布大于20米，在开挖较深处和敏感的部位要增加监测点。
围护桩的深层向内位移监测工具一般是测斜仪，选取合适的测斜仪，在要实测的部位安装布设测斜管，管内构造具有两对导向的滑槽，测斜仪可以通过滑槽到达管底部，然后在相隔一定的距离向上拉测斜仪，每拉一次记录下读数，测斜仪的功能表示出侧管与重力线之间的倾角，这样就能测出来测斜仪在管内某个位置的具体倾斜角，倾斜角可以通过计算得到在这个位置测斜仪在分段长度的位置偏差△d=Lsinθ，自下而上相加可知各点处的水平位置d= Lsinθ。
2.2.2测斜管的埋设
①选取在基坑变形比较大的位置作为测点，将选取的测斜管埋设在桩的内部。
②埋设测斜管时，要注意管的底部与管顶，其底部应在绑扎好的钢筋笼的底部以下或平齐，顶部应该在水平面以上200mm左右。
③测斜管埋绑扎在钢筋笼内，要保证测斜管不松动，绑扎间距应小于1.5M。
④要保证两管接头牢固，接缝对接密封。
⑤固定好测斜管后，检测内外部是否有其他异常，保证测斜干净，封闭好顶部和底部，然后吊装就位，整体搞好一会，开始浇筑混凝土。
⑥对有测斜管的围护桩要做好清晰的表示，这样可以避免一些不必要的破坏。
2.2.3测斜的方法及步骤
①第一步是将测斜仪的测头，轻轻放入测斜管中，注意放入的时候要保证其正确放入滑槽内，然后慢慢放入至到达管底部，维持测头在测斜管底3到5分钟，使得测斜仪温度与斜管一致。
②第二步轻轻向上拉起测头，在仪器最近深度标志刻度开始读数，然后每隔0.5M读一次数，每次读数电线上刻度对准。
③一遍读数结束后，将测斜仪头翻转180˚，然后安装上述步骤从新测量，采用正反测量的方法，这样可以保证实测的精确度，也能够避免一些误差的干扰。
④将测斜仪记录的数据进行整理，然后倒入软件进行分析，得到围护桩的位移变形曲线。
2.3地表沉降变形监测
2.3.1监测点布置
基坑周边地表沉降也是工程监测的重点，基坑土体开挖会导致土体原有应力的改变，因此周围地层土体也就发生了改变。地表沉降监测点的布置根据工程实际情况来布设，在基坑开挖影响范围内，一般情况下每隔20米进行布置一个监测断面，在危险的地方可适当加密调整。在监测点要埋设钢筋，并设置清晰的标志，保护好监测点不受破坏，如有受损要及时修补监测点。经过修补得到监测点的初始高程，监测得到的变量累计数据在原来的数据上进行累计。
2.3.2观测方法及数据采集
（1）地表沉降的现场监测要按照“先控制，后加密”的原则进行作业，深基坑地表沉降监测是属于国家“二等水准测量”，因此要严格的按照国家“二等水准测量”的标准要求进行监测，在监测中要统一使用相同的仪器及方法，避免一些误差的存在。
（2）沉降计算方法如下：本次沉降=本次高程-上次高程
累积沉降=本次高程-初始高程
（3）记录并整理好沉降变形实测数据，然后对监测数据进行处理，绘制出地表沉降变形时间曲线。
结语
总之，随着城市化进程的不断加快，地铁工程也实现了稳定发展，但是在进行地铁车站施工过程中，由于施工重点难点问题比较多，这给其施工带来一定影响，为此必须做好深基坑的监测，确保基坑开挖的顺利进行。
参考文献：
[1]王瑞瑞.某地铁深基坑开挖变形及稳定性分析[J].工程质量，2018，36（11）：36-40.
[2]陶颂，程康，沈伟.地铁车站深基坑开挖现场监测与理正软件分析[J].土工基础，2018，32（5）：470-474.
论文作者:田瑞奇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/3
标签：基坑论文; 地表论文; 位移论文; 结构论文; 工程论文; 深基坑论文; 地铁论文; 《基层建设》2019年第29期论文;