杭州市勘测设计研究院 浙江杭州 310012
摘要：随着经济与城市化的不断发展，国内各大城市发展迅速，地铁在各大城市中也愈发普遍，对地铁来说，其深基坑变形问题也很常见，是地铁工程建设中非常重要的问题，如果实在软土底层环境内，地铁站深基坑的变形不仅会对基坑自身带来很大影响，还会给周围的环境带来很大威胁。内支撑是地铁建设中比较普遍的一种支护措施，本文主要对内支撑支护的地铁站深基坑变形进行监测与研究，并提出相应的控制措施，以便为相关行业的发展奠定基础。
关键词：内支撑支护；地铁站；深基坑；变形；监测；控制措施
引言
当前，国内城市发展迅速，地铁站在各大城市中也愈发普遍，对地铁来说，其各个站点的深基坑通常都处在城市的中心位置，地铁站周围的市政管线和建筑物数量都比较密集。在对基坑进行开挖时如果出现变形情况，不仅会对基坑自身安全性带来影响，还可能对周围的环境造成很大威胁，所以内支撑支护为基础的基坑施工也就愈发重要，可以对基坑的变形状况进行有效限制，进而确保基坑的施工安全，并为周围环境带来保障。还需要加强对地铁站深基坑变形情况的监测，以便对深基坑施工状况有实时的了解，进而及时做出应对。
一、工程概述
1、工程概况
本文以某市地铁2号线进而6号线换乘车站为例，整个地铁站全长是312米，标准段宽是48米，车站结构时地下两层的钢筋砼框架，双岛式站台，在国内来说也是比较少见的超宽型大基坑，地铁站周围的管线数量也比较多，可能受到工程影响的管线就有三十多条，而且周围还有众多建筑物，到基坑的距离也比较近。该地铁站所在位置的地层也是二元结构，其上部分多是淤泥质与粉质的黏土层，这一层的底部埋深位于地下26-30米范围内，而下部分大多是砂性土，该层地下水有着承压性，地铁站的地板则处于上部地质层中，该层现场的地质状况也是深基坑的内支撑支护提出更高要求。
2、深基坑变形的机理
对地铁站深基坑来说，其基坑的变形包括支撑结构变形、基底的隆起以及基坑周围地层变形等，基坑的变形究其原因主要是基坑的开挖卸载，导致基坑内外的压力不平衡，在此作用下导致支撑结构出现位移现象，进而使桩背土体应力出现变化进而造成土体的移动，而这种移动会在一定范围中传递，进而导致基坑周围建筑和地面出现沉降现象。第一，支撑结构的位移。在对基坑进行开挖后，因为坑内卸载，坑外的水土压力和施工与车辆等的荷载作用下，内支撑结构墙外侧会受到主动土的压力，内侧受到被动土的压力。而且地铁站的基坑大多是先进行开挖，再进行支撑支护，开挖时就会有一段时间没有支撑支护，这一时期被动土体如果无法抵抗基坑外的压力，就会出现支撑结构位移的现象。所以，严格根据时空效应开挖基坑，尽快进行支撑建设，降低无支撑的时间，这是降低支撑变形的关键手段。第二，基底的隆起，在基坑开挖的深度不断增加后，基坑内外土面的高差也在不断扩大，如果开挖到某一深度后，土面高差带来的不平衡荷载就会造成支撑结构外侧土体不断向基坑移动，进而使基坑的坑底出现隆起现象，还会在基坑四周带来塑性区，引发地面的沉降现象。第三，基坑周围底层变形。支撑结构变形会从水平方向对基坑外土体的应力情况进行改变，进而导致底层在垂直与水平方向出现位移，以便对因为支撑结构变形导致的土体损失进行填充，其直接表现为地面会出现比较明显的沉降现象，地表的硬壳层也会出现拉裂情况，而且基坑的变形程度越大，其周围底层的变形程度也会越大，和基坑的距离越近，地面的沉降量也会越发严重。
二、内支撑结构地铁站深基坑变形监测和分析
本文按照地面的沉降以及车站的测斜孔等监测资料，选择部分断面数据，进而对基坑的变形情况进行研究与分析。
1、支撑结构和开挖之间的关系
经过相关的监测发展，在该地铁站深基坑内，开挖的深度如果在五米内，整个内支撑支护体系位移和变化量相对较少，而开挖的深入超过八米后，其位移量则开始明显加大，直到地板经过浇筑，强度也有增长后，位移量则渐渐稳定，而最大的位移出现在基底面上3-5米范围内。而且还可以发现，在基底面下五米范围中，支撑结构也出现向基坑内位移的现象，只不过位移相对较少。对深基坑来说，其位移的日变化量会受到很多因素的影响，比如实际开挖的情况或者有没有架设支撑等措施，所以变化情况相对较大，但也有一些整体趋势，也就是在开挖至八米下后，日最大变化量会明显加大，而这种情况在地板进行浇筑后又会大幅度的降低。
2、支撑结构边界的变形和地面沉降之间的关系
对该地铁站深基坑来说，因为坑外地面沉降影响因素非常多，所以难以对深基坑变形对地面沉降内的比例进行精确量化，但还是可以用对沉降点的观测数据以及测斜孔等数据，对深基坑开挖施工不同时间段进行研究和分析。可以发展，支撑结构位移变化量和地面的沉降之间有着对应的关系，在没有支撑结构渗漏时，位移的变化量报警通常也会引发沉降速率报警。根据相关数据可以发现，如果开挖的深度在五米范围内，对支撑结构位移约束条件进行改变后，只是会对支撑边界附近的结构带来很大影响，但对其它位置的结果影响非常小。在对地表的沉降现象进行预测时，如果对远处的边界变形不是特别关注，就能够适当的降低宽度值，这样不仅不会对主要目标计算的计算带来影响，还可以有效提升计算的效率。
3、基坑的变形和时间之间的关系。从上述可以看出，基坑的变形和开挖时有没有支撑以及暴露的时间关系非常密切，在没有支撑暴露的情况下，变形会迅速增加，而且有支撑暴露的时间也有很大影响，整体来说，基坑的变形情况和暴露的时间有紧密关系，暴露的时间越长，变形也就会越大。
三、对地铁站深基坑的变形进行控制的措施
1、从设计环节出发
对地铁站的基坑施工来说，其支撑设计非常重要，要与地铁站周围的地质情况出发，选择刚度足够的支持结构。还对支撑支护整体的刚度进行强化，如果是软土性的超宽深基坑，可以使用钢筋混凝土和钢支撑混合的支撑结构，这种结构对控制变形非常有效，在实际开挖时对基坑的受力状况进行有效改善，降低基坑变形情况。还要加固基底和基底上的土体，对软土物理性质进行改善，有效提升开挖施工时基坑中土体抗变形的能力，这对有效控制基坑的变形有很大作用。
2、从施工环节出发
地铁站的开挖施工相对特殊，基坑的变形情况会贯穿在整个基坑开挖施工过程，所以实际施工时需要根据时空效应严格施工，随挖随撑，尽可能降低无支撑和暴露的时间。还需要对底板和垫层进行尽快封闭，进而降低基坑暴露的时间，要确保施加的轴力到位，降低轴力的损失，按照沉降、变形和轴力监测状况，对损失的轴力进行复加，对超宽型的基坑，由于其钢支撑的长细比相对较大，轴力很容易受到损失，所以施工时可以增加预加轴力。
结语
总之，对内支撑支护结构的地铁站深基坑来说，变形监测非常重要，需要引起相关人员的重视，在对深基坑进行开挖时，做好基坑的变形监测，根据工程实际状况，结合工程周围的地质环境、周边管线以及建筑物等状况，对支撑支护措施进行不断完善和改进，进而有效提升内支撑支护的作用，提升地铁站深基坑工程的安全与质量。
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