俞美花
中航勘察设计研究院有限公司，北京 100098
摘要：随着城市化的加快，地下空间不断得以开发和利用。尤其是地铁工程的建设，由于地铁工程所处地层及周边环境的复杂多变性，致使开挖施工中常伴有经济损失和人员伤亡事故的发生，因此对地铁深基坑的开挖过程进行严格地跟踪监测与分析成为了确保安全施工的重要举措之一。
关键词：深基坑；变形监测；方法
引言
基坑分为深基坑和浅基坑，深度超过5m的称为深基坑。目前，我国地铁工程建设多以深基坑为主。基坑深度增加，在一定程度上增加了基坑内部的受力，为了满足这些地铁的建设，基坑的深度也要相应提升，这更增加了深基坑受力变形的风险。所以，在深基坑施工的过程中，要严格做好变形监测工作。
1深基坑变形监测的目的
深基坑变形监测工作对于时效性和准确性要求较高，因为如果变形不能在第一时间发现并采取正确的方法予以应对，很有可能发展成严重的问题，造成难以挽回的后果。加上如今城市地下各种管道和线路比较复杂，深基坑变形的监测工作就显得更为重要，变形不能及时发现的话，深基坑有可能对地下管路和线路等造成积压，引发更多的问题。通过深基坑变形监测，技术人员可以获得地表沉降、桩顶沉降、桩顶水平位移等相关数据，还能通过数据分析判断桩体水平方向的位移，另外，深基坑变形监测能够发现变形可能对地下管路造成的威胁，将其及时上报给有关部门，由他们进行相关应对方案的制定。利用现代化的检测设备，变形监测的准确性也会大幅提升，深基坑周围的环境变化能够得到周全的监测，并根据深基坑沉降程度、地下管路的沉降程度等，综合分析深基坑的安全性和稳定性，将其控制在合理的范围内。在挖掘深基坑的过程中，两侧土壤因为内部压力得到释放，会出现向深基坑内部倾斜的趋势。深基坑变形监测还能通过对两侧土壤变形程度的监测，做好预防措施，避免倾塌等事故发生，尽可能降低深基坑对两侧环境的影响。
2监测方案
2.1监测内容
本车站深基坑设计开挖深度为25.3m，依据GB50911－2013《城市轨道交通工程监测技术规范》、JGJ120－2012《建筑基坑支护技术规程》等国家及行业标准的相关规定，确定基坑工程自身风险等级为一级，周边环境风险等级按规范划分为一级，工程监测等级为一级；基坑支护结构安全等级为一级。因此，确定本车站深基坑监测内容如下：①墙顶水平、竖向位移；②墙体水平位移；③支撑轴力；④周边地表沉降；⑤周边建筑物沉降；⑥地下水位；⑦地下管线沉降。
2.2监测点布置
2.2.1围护墙体水平位移监测点布置
围护墙体水平位移监测点在基坑标准段按20m的间隔布设，标准段上两端的监测点距离标准段与基坑两端头段连接处阳角位置距离约为6m；在南北方向两端头段处，分别在纵向边界中点与横向边界中点处各布设一个监测点。
2.2.2周边地表沉降监测点布置
周边地表沉降监测点布设位置与围护墙体水平位移监测点相同，共计18个周边地表沉降监测断面，每个监测断面上由最靠近基坑边界的监测点往远离基坑方向的监测点距基坑边界依次为2、5、10、18、28m。
3监测结果及分析
3.1周边建筑物沉降监测结果分析
周边建筑物测点按从大到小自车站北端头起依次分布，裙楼沉降大致分为3个阶段，第1阶段为均匀沉降阶段，各测点沉降量较小且基本一致，由开挖准备阶段基坑扰动所致;第2阶段为差异沉降阶段，该阶段沉降量迅速增大，离端头井最远的Jc27测点的沉降最大，顺着基坑开挖方向最大沉降量逐渐减小;第3阶段为稳定沉降阶段，各测点沉降速率逐渐减缓并趋于稳定，沿建筑物方向各测点间的差异沉降在1．2mm～4．33mm之间，在差异沉降控制范围内，未引起该建筑物出现裂缝的现象。
3.2围护结构支撑轴力监测结果分析
支撑轴力测点Zg7-3，Zg6-2，Zg5-3自车站北端头起依次分布，基坑处于底板浇筑及地下室结构施工期间，各支撑轴力的变化存在一定的波动并基本保持稳定，是受温度变化、外部荷载以及施工技术等的影响。从测点Zg5-3到测点Zg7-3，其支撑轴力逐渐减小，正是由于长条形深基坑分层、分段施工过程中所呈现的时空效应。
3.3坑外地下水位监测结果
根据多项工程经验，坑外水位监测可检测围护结构止水效果。为监测施工过程中坑外水位的变化情况，中主体基坑周边共设置１３个（ＳＷ１～ＳＷ１３）水位测点，本文摘选ＳＷ７、ＳＷ９、ＳＷ１２、ＳＷ１３四个测点进行分析坑外测点水位变化趋势相对平缓，且测点均远未达到预警值。同时，天气降雨与否是各个监测孔水位变化的最主要影响因素，可在一定程度上表征监测孔的持续敏感性。从整个监测历程可知，基坑降水效果明显，围护结构未见明显渗漏水情况。即表明此项监测结果足以为安全施工提供价值参考。
3.4围护结构墙顶沉降监测结果
实际工程中，基坑开挖会导致墙体两侧的摩阻力降低，地连墙发生隆起。施做地连墙时槽底清孔不彻底导致底部有沉渣堆积，使得在开挖过程中地连墙会发生下沉。同时基坑降水致使地下的水压力的减小并使得土体产生压缩变形，进而引起地连墙下沉。在开挖的各阶段，由地连墙自重以及施工加卸载等影响，地连墙呈现出反复隆沉的竖向变形迹象，且边长越大的墙体，竖向变形越为明显，空间效应越为显著。本次实际监测数据较大（正值表隆起、负值表下沉），最大值出现在测点Ｑ１０上（１４．３ｍｍ），远小于预警值２５ｍｍ。在开挖覆土阶段围护墙顶的竖向位移变化相对较为平稳，随着开挖深度的增加，不同位置的圈梁隆沉行分析），由于开挖过程可被视为多次“卸荷－加载”的过程，因此围护结构（地连墙）及坑外周围土体受到在施工中受到这种反复卸荷影响，进而表现出向坑内的位移变形（正值表向坑内位移，负值表向坑外位移）。在整个自上而下的盖挖法施工开挖中，各测点基本上都表现为随开挖深度加大向坑内位移变化持续增加的趋势，且在覆土开挖阶段，变形速率增长较大，而在基坑开挖至负三层及底板施作完工之前时，地连墙及坑外土体水平位移达到最大值（ＣＸ１０为９．８ｍｍ、Ｔ１０为８．３ｍｍ，均小于警戒值２０ｍｍ），两者位移最大值均发生在距离坑底１３ｍ左右，但随监测深度的增加位移值逐渐趋于收敛，并最终保持在安全的可控状态。
结语
1）围护墙体水平位移量随着基坑开挖的加深而增大，且最大墙体水平位移点深度也随着开挖加深发生下移，位移曲线呈两端小中间大的抛物线形并随开挖加深曲线“腹部”凸出越明显。最大位移点出现在靠近基坑中部的ZQT-13监测点上，最大位移量为26.4mm，未超出设计控制值，基坑处于较稳定状态。
2）周边地表沉降量随基坑开挖加深而增大，地表沉降曲线由距基坑近处至远处总体呈现出开口朝上的“勺子”形或抛物线形分布，且随着开挖加深曲线“凹陷”越明显。沉降量最大点并非在基坑边缘而是大致在距基坑5～10m的范围内，即0.2～0.4H（H为基坑开挖深度）的范围，且最大地表沉降量约为最大墙体水平位移量的70%～90%。
参考文献
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