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地铁车站深基坑监测及变形控制张太

发表时间：2020/11/19 来源：《基层建设》2020年第22期作者：张太何康康

[导读] 摘要：在城市地上交通拥挤问题日益严峻的背景下，为了为社会大众提供更加便捷、高效的出行体验，地铁交通成为了当前市政建设的一种新常态。

        天津市地球物理勘探中心天津市 300170
        摘要：在城市地上交通拥挤问题日益严峻的背景下，为了为社会大众提供更加便捷、高效的出行体验，地铁交通成为了当前市政建设的一种新常态。其中车站作为地铁交通体系的重要组成部分，本身对承载性与地基稳固性具有较高要求，此时创新应用深基坑施工技术对确保深基坑施工质量有很大的帮助。因此，如何才可以有效控制地铁车站深基坑变形控制值得深入探讨。
        关键词：地铁车站；深基坑；监测；变形控制
        引言
        随着我国社会经济的迅速发展，城市化进程加快，地下建筑等工程发展迅速，不断促进了深基坑技术的发展。深基坑具有复杂性、地层属性不确定的特点，且在施工过程中地表沉降呈现高度非线性，所以在施工过程中要严格监测目标形变，及时发现问题采取补救措施。由于深基坑导致地表沉降造成了巨大损失，国内外学者对此进行了大量研究，以解决实际应用中的问题。本文以某地铁车站深基坑为例，通过选取分区，对监测点进行了观测，并利用沉降量对所选区域进行了危险性分析。
        1深基坑工程理论发展演变
        关于深基坑的相关研究来源于上世纪四十年代，专业学者针对基坑地面沉降、基坑开挖的深度、坑边留存的边界长度、坑内支护体系以及当地环境土质影响等，将这些部分集合起来形成一个有体系的深基坑研究，从而演算并预测出需要开挖土方的稳定程度以及支护需要负荷的重量大小。到了上世纪六十年代末期，又有学者根据不同区域、不同围护结构的深基坑工程进行了实地勘测考察，发现沉降的曲线呈现三角形趋势，同时分为三个区域，每个区域可能发生沉降的数值各有不同。到了九十年代初期，数据累计已经达到一定份额，科学家开始收集多个地区的深基坑变形数据，从中找出坑基变形与周边沉降、围护结构变化之间产生的关系，以多道内支撑形式来建立深基坑，之后就发现围护结构的变形此时产生了类似于抛物线的规律性变化，并且在后期导致了深基坑开挖附近地表的变形。在九十年代中后期，对于深基坑的研究更加深入，人们的关注点主要就在于研究深基坑围护结构变形的问题，在此期间人们将深基坑开挖过程中引发的围护结构变形分为了三个种类。首先是悬臂型的围护结构变形，这种变形主要是深基坑在没有支持的情况下，在开挖的初期就导致围护结构发生位移，从而与悬臂梁形成类似的变形模式；其次是内凹型的围护结构变形，当开挖之后增强了支撑物，就会在一定程度上抑制围护结构顶端的情况，但是这还是会产生变形，只不过变形结构是中间大、两端小的模式；最后是组合式的围护结构变形，这种形式算是前两种的综合。
        2地铁车站深基坑监测及变形控制
        2.1有效应用地下连续墙施工技术
        为了有效控制软土区域的地铁车站深基坑变形情况，可以借助地下连续墙施工技术应用中的承压水阻断技术来更好控制整个软土地区的变形情况。相较于降水井设置方式，该种施工技术的施工周期比较短，施工作业量小，并且不会对基坑及其周边的形变问题带来不利影响。为了确保整个地下连续墙施工技术的整体应用质量，可以重点做好如下几个方面的施工要点：其一，可以有效地采用先进的铣槽机与真砂成槽设备等来开展抓铣有机结合的施工工艺开展槽施工，力求在提升整体施工作业效率的同时增加其经济效益，力求最大程度减少对周边环境带来的不利影响。其二，科学布置施工材料与机械设备。在成槽施工作业期间要尽可能地在槽壁旁边相应地堆放荷载，尽量降低施工机械设备对槽壁施工作业中带来的不利影响，减少其振动问题。与此同时，也要结合实际的深基坑监测施工作业需求，灵活地选择和应用铣槽机、起重机等相关施工设备开展导墙施工、泥浆护壁施工等，保证可以避免它们出现塌方问题。其三，科学安装钢筋笼。

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借助专门起重机来配合完成吊装和安装钢筋笼，期间要采取分解吊装的方式，并要对其进行焊接加固处理，减少其对周边带来的不利影响。其四，要注意有效控制混凝土浇筑施工作业的速度，力求可以提升其浇筑施工作业的柔和性，对整个浇筑速度及导管移动速度进行有效控制，避免施工作业中出现拔管异常问题。
        2.2监测基准网的布设
        在项目施工影响范围以外的稳定区域布设4个水平位移基准点、3个沉降基准点。由于现场通视条件差，场地内施工干扰较大时，采用自由设站的方式布设水平位移基准网。在变形区域内自由设站，通过观测在变形区域以外稳定的基准点确定测站坐标和完成定向。定期应对基准点及工作基点进行检校，以保持水平位移基准网精度的可靠性和稳定性。沉降基准点及工作基点按照规范要求埋设为墙标或者地标，沉降监测基准网按照规范中Ⅱ等监测精度的要求，采用几何水准的方法，组成附合路线，在监测中定期对基准点进行检校，以保持沉降监测基准网精度的可靠性和稳定性。
        2.3支护桩位移的监测方法
        为了切实做好地铁工程的深基坑施工，需要对支护桩的性能等方面参数进行合理的设计，以便后期实施支护桩位移监测工作，确保可以发挥最佳支护效果。支护桩位移监测的具体方法如下：（1）在设计支护桩时，需要结合现场的实际施工情况，综合考虑各个顶部之间的距离，并且合理设计支护桩的位置和水平位移的监测点，以实现高效、合理的布局设计。（2）选择离地铁工作深基坑一定距离的区域，安装好3个1级基准点，以实现平面三角网的功效和作用，然后借助专业的平差软件及高精度全站仪，以实现对深基坑施工的全面监测，确保深基坑支护桩施工的安全性与稳固性。（3）对于深基坑支护结构可能发生的侧向位移的情况，需要及时监测，必要时需要配合测斜仪，采用多次、反复测量的形式实现对支护结构侧向位移的全面、高效监测，这也是确保地铁工程深基坑施工顺利开展的技术措施之一。
        2.4有效应用先进的信息化施工技术
        考虑到地铁车站基坑变形控制施工技术在实际施工作业中伴有生态保护、特殊性与繁杂性等基本特征，同时还需要有效地应用先进的自动化检测技术，保证可以对深基坑施工作业过程中的监测数据进行实时、全面监测与获取，这样可以为相关决策部门制定深基坑支护施工作业等提供可靠、有效地数据。随着科学技术的快速发展，计算机技术、信息技术等先进科学技术快速发展，相应的测试仪器与设备本身的性能也得到了显著改善，这为工程项目检测提供了众多先进科学技术支撑，可以为工程项目施工提供必要的帮助。比如，基于自动化技术在深基坑施工中的应用，借助物联网可以对相应的传感器进行有效连接，这样可以有效地控制基坑压力以及渗漏水问题，有利于对工程施工过程中的安全事故发生风险概率进行显著降低，同时也更有利于有效控制基坑的实际变形情况，这样可以更加及时解决深基坑现场施工作业中存在的各种施工质量与安全问题，同时也大大增加了施工的整体经济效益。
        结语
        通过比较与分析，造成深基坑变形的主要元素有三项，因此要控制变形的主要方式就是调整土体强度、改变支撑桩之间的间距以及修改围护桩的刚度，有针对性地面对地铁站深基坑的修建，调整方法，将成本与经济效益做对比，从而选取最优方式进行施工建设。
        参考文献：
        [1]佘海燕，黄煜.地铁车站深基坑施工期结构及邻近建筑变形监测与分析[J].城市建设理论研究（电子版），2018（7）：100.
        [2]张志铖，路庆保.某地铁车站深基坑工程施工对基坑本体及周边环境影响探讨[J].工程建设与设计，2018（21）：9-12.
        [3]李淑，张顶立，邵运达.复杂环境下北京地铁车站深基坑变形时空规律研究[J].北京交通大学学报，2019，43（4）：4.