中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司 湖北武汉 430000
摘要：随着我国城市进程的健康发展，地下空间得到了更为广泛的开发利用，地铁车站深基坑工程的开挖深度与施工难度不断增加。然而深基坑工程是一项比较复杂的岩土工程问题，由于工程地质情况的不确定性和施工因素的多变性，在基坑开挖过程中常常由于土体与支护结构的过大变形而引起工程事故。基于此，本文主要对地铁深基坑支护结构变形监测分析及应用进行了探讨。
关键词：地铁；深基坑支护结构；变形监测；分析与应用
引言
地铁车站深基坑工程作为地铁施工的重点和难点，在基坑规模不断扩大、深度不断增大的状况下，深基坑开挖与支护问题已经成为土木工程的热点问题。
1深基坑变形监测项目及特点
1.1时效性
通常工程测量通常并不存在明显的时间效应。基坑监测一般为配合降水以及开挖的过程，具有明显的时间性。测量结果属于动态变化，一天以前（甚至几小时以前）的测量结果均会失去直接的意义，所以深基坑施工中监测必须具有及时性，一般1次/d，在测量对象变化快的阶段，可能每天需完成数次。深基坑监测的时效性要求对应的方法以及设备包含采集数据快以及全天候工作的能力，更甚至需适应夜晚亦或是大雾天气等严酷的环境条件。
1.2高精度
通常工程测量中误差限值保持在数毫米，比如60m以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为2.5mm，而正常状况下基坑施工中的环境变形速率可能在0.1mm/d以下，要测到变形精度，一般测量方法以及仪器不能胜任，所以基坑施工中的测量一般通过一些特殊的高精度仪器。
1.3等精度
基坑施工中的监测一般只要求测得相对变化值，而对测量绝对值并未有要求。比如，一般测量要求将建筑物在地面定位，这是一个绝对量坐标及高程的测量，而在基坑围护桩变形测量中，只要求测定围护桩相对于原来基准位置的位移即可，而围护桩原来的位置（坐标及高程）可能完全不需要知道。由于这个鲜明的特点，使得深基坑施工监测有其自身规律。
2管线竖向位移的监测分析
2.1管线竖向位移随基坑开挖深的变化分析
（1）对竖向位移的时间发展趋势进行分析，在基坑开挖深度不断加大以及开挖范围不断加大的过程中，在上水管线上，每一个监测点在竖向位移上会不断的增加，，其增加幅度的特点主要表现在基坑开挖的增加值会随着基坑开挖的范围与深度的增加而增加。（2）对所有的监测点的测值变化趋势进行分析，可以发现，在基坑开挖之初一直到开挖的中途，在竖向位移上的测点的变化都比较平坦，但是从中途开始，在竖向位移上的这些测点的增速加快。依据基坑开挖的进度，对上述测点值的变化规律以及基坑开挖进程进行综合考虑可以发现，在基坑开挖范围不断扩大的同时，基坑周围的管线所受到的影响也逐渐明显，特别是在基坑开挖的后期，随着开挖面的变大，使得周围管线的位移增速也变得更加明显。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2不同管线竖向位移对比分析
（1）站在管材与管径的影响角度上来看：在基坑开挖的每一个阶段当中，在上水管线监测点中，标准竖向位移值都要比相近位置处雨水管线测点的位移值要小，在煤气管线测点的位移值比较相近的位置，雨水管线测点位移值相近。对综合管线的变化规律进行分析，表面管线所受到管径在竖向上的位移影响比较大，但是管材所受到的影响比较小，管径的参数越大，出现的管线在竖向位移上就越大。如果在管线材料不一样，但是管径却相差不是很大的情况下，两管线在竖向位移上的差值也不是很大。（2）站在与基坑端部之间的距离来看，可以发现的是：从基坑的北端头到中部，在同一管线上，竖向位移上的测点在不断的减小，处于基坑中部的测点所产生的位移最小。这种结果就说明在狭长型基坑当中，初始开挖端部范围内管线的竖向位移值最大，在基坑中部范围内管线的位移值相对是最小的。
3深基坑变形现场监测方案及数据分析
3.1工程概况
某地铁车站位于市中心区域，路网交错、建筑密集，线路沿途地层复杂，风险较大。临近需保护的建筑物众多，周边道路和地下管线排布复杂，对周边交通的疏解、地下管线的保护也是该项目实施时需要重点关注的方面。
由于基坑周围车流量很大，高架桥桥墩距离基坑最近约3m，而建筑物距离基坑最近仅有1m，基坑破坏将会造成严重后果，因此本基坑侧壁的安全等级确定为一级。根据基坑的平面特点和场地的地质条件，为了确保基坑工程及周围环境的安全，基坑支护采用钢筋混凝土地下连续墙+内支撑的联合支护体系，其中第一道采用刚度较大的钢筋混凝土支撑，第二道和第三道采用易于安装和拆除的钢管支撑。车站主体结构为地下两层，为了在钢支撑及钢围檩拆除过程中，将内支撑所承受的侧向土压力安全地转移至主体结构，所以分别在主体结构的顶板、中板和底板位置以上0.5m处共设三道内支撑，距离地表的距离分别为2m，7.5m和13.5m。内支撑的水平布置间距越小，其支撑的整体刚度越大，越有利于控制挡土墙的侧向位移。
3.2沉降、位移监测
（1）对于支护结构本身（压顶圈梁）的水平位移监测。预计共布设顶圈梁水平位移观测点18个，沿压水平位移观测点，每隔15m设置一个。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，支护结构体水平位移的变化发展情况。（2）对于基坑南侧建筑物的沉降变形监测。在基坑南侧共计16个沉降观测点，每栋建筑各布设沉降观测点8个。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，基坑周边建筑物沉降和不均匀沉降的变化发展情况。（3）对于基坑周边道路的沉降变形监测。沿基坑西侧的科华路、北侧的康苑路，共计布设11个沉降观测点，每隔15m设置一个沉降观测点。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，基坑周边道路、地下管线沉降的变化发展情况。（4）对于基坑内支撑立柱桩的沉/隆监测。在基坑内，共计布设39个沉/隆监测点，每个都布设在每根支撑立柱桩顶部。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，基坑内每根支撑立柱桩沉降或隆起的变化发展情况。支护结构本身（压顶圈梁）的水平位移、基坑周边建筑物、道路的变形观测点的数量视现场实际情况可作适当增加。另在周围适宜处选埋3~4个测量基准点，用于垂直沉降和水平位移的基准参照点。
3.3监测结果分析
（1）基坑周边地表沉降监测数据表明：基坑开挖过程中，周边地表土体的竖向位移沿水平方向类似“勺子”形状分布，地表沉降的最大值并不是紧挨着基坑地下连续墙，而是位于离坑边约1/2倍开挖深度处。随着基坑开挖深度的增加，时空效应更加显著，地表沉降的增长速度也随之增大。（2）基坑围护墙体沿深度方向的水平位移呈现两头小、中间大的弓字形模式。最大水平位移位置也随着开挖的进行而不断向下移动。靠近基坑顶部的支撑施加了预应力能有效地限制地下连续墙墙顶的变形及地表沉降。（3）地下连续墙墙顶水平位移呈现基坑两端小，基坑中间大的趋势，地下连续墙水平位移与开挖深度及实施时间密切相关，体现了明显的时空效应。基坑围护墙体的水平位移量随着开挖的进行而不断增大，并且基坑围护墙体的水平位移量与基坑的开挖速度有关，开挖速度慢致使基坑无支撑暴露的时间也越长，其水平位移变化量也越大。支撑的架设能够有效降低变形的速率。
结束语
总而言之，本文通过实例对地铁深基坑支护结构变形监测分析及应用进行了简要的分析，通过变形监测可以有效提高施工质量，加强工程质量安全的管理，防止出现安全事故等具有重要的参考价值希望可以为相关工作人员提供一定的参考。
参考文献
[1]冯龙飞，杨小平，刘庭金.紧邻地铁侧方深基坑支护设计及变形控制[J].地下空间与工程学报，2015，1106：1581-1587.
[2]宁全龙.地铁深基坑支护结构变形监测分析及应用[J].设备管理与维修，2016，01：64-66.
论文作者:殷宇涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/29
标签：基坑论文; 位移论文; 管线论文; 水平论文; 深基坑论文; 地铁论文; 测量论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;