上海京海工程技术有限公司
摘要：复杂地铁车站的深基坑开挖作业会对周边环境造成影响，同时周边环境也会对基坑的开挖质量造成影响，因此有必要对影响效果进行监测，之后对相关影响进行消除。本文以某工程项目为研究对象，探讨了复杂地铁车站深基坑开挖作业时对周边环境造成的影响，同时分析了监测方法，从而做到针对负面影响的有效预防。
关键词：复杂地铁车站；深基坑；环境监测
引言：地铁车站在开展深基坑开挖作业时，受周围环境复杂度的影响，其开挖过程会给周遭的建筑设施带去较大影响。比如，某轨道交通线内分布着地下车库、地下室与各类桥站，在进行开挖施工时若没有关注其给周围设施带去的影响，极易引发意外事故，因而要对此类项目的建设过程重点关注。
一、工程概况
本次工程项目位于御桥路与御青路交叉路口北侧，沿御青路布置站位项目名称为上海市轨道交通18线御桥站，与既有运营11号线呈“T”形换乘，车站东侧为地杰国际城等大片高层住宅区，西侧为御桥花园二街坊、民乐苑等居民区。车站类型为为地下三层侧式，主要采用的挖掘施工方法为明挖法，北端头和南端头分别为盾构始发井和盾构接收井，于主体基坑除进行封堵墙的设置，数量为2道，根据施工需求，基坑被分为3个小基坑。
御桥站内净尺寸为220m（长）×32.87m（宽），站台宽度12.76m，地下一层、地下二层、地下三层分别为站厅层、站设备层、站台层。车站基坑开挖深度约为25.8～26.5m，顶板覆土厚约2.9～4.7m，本工程基坑采用明挖顺筑法施工，基坑围护结构均采用1200mm厚地下连续墙，南端头井、标准段设7道支撑（第一道、第五道为钢筋混凝土支撑，第二道～第四道为Φ609（t=16）钢管支撑，第六道～第八道为Φ800（t=20）钢管支撑）。北端头井设8道支撑（第一道砼支撑截面尺寸为900mm×900mm、第五道砼支撑截面尺寸为1000mm×900mm，其余为钢支撑，第二道～第四道为Φ609（t=16）钢管支撑，其中联络线引入段为Φ800（t=20），第六道～第八道为Φ800（t=20）钢管支撑。
御桥站坑底位于⑤12灰色粉质黏土层、⑤22灰色砂质粉土与粉质黏土互层，地下连续墙墙趾位于⑦2灰黄～灰色粉细砂层。
二、周围环境受复杂地铁车站深基坑开挖的具体影响
（一）土壤环境影响
对于土壤环境方面造成的影响需要根据整个土壤环境的本身表现，实现对周边各类辅助设施的分析，从复杂地铁车站深基坑的开挖过程上来看，其会给周围的土壤环境带去较大影响，比如，开挖期间该工程下面土层失去了平衡性，在本次工程开挖以前，相关人员在完成地质勘察后可获取相应结论：在开挖区域附近，未超过场地深度70.45m的地区，自上而下可将土层划分为七大层及若干亚层和透镜体夹层，其中首层为填土，1-4层属沉积层，该工程项目的坑底在灰色粉细砂层、粉质黏土互层与灰色砂质粉土之间，在进行正式开挖前相关人员需掌握该类信息，避免在开挖的过程中因开挖技术的选择不合理而使土壤结构发生较大变动，不但增加了开挖作业的难度，还会引发不同程度的事故发生率。
（二）地下水文影响
地铁车站的深基坑开挖中，地下水源环境会对整个工程项目的建设质量造成深远性的影响，同时相关工程项目也会对地下水和环境造成影响。在本文研究的工程项目内，主要的影响包括流沙和管涌两个要素。现有的工程经验表明，上海地区地下水位较高，并且在地下空间的开挖过程，粉土或者沙土在动力水的作用下更加容易发生流沙或管涌问题，最终引发重大的工程事故[1]。在本文分析的工程项目内，发现在基坑的开挖中粉土夹层的渗透性较强，在水动力作用下，也极其容易出现流沙或管涌问题，因此可以认为，深基坑系统开挖中，如果对周边的土层造成了扰动效果，那么地下室环境会发生变化，而这一变化也极其容易在其他的相关参数指标上得以体现。
（三）地面沉降影响
在复杂地铁车站深基坑的开挖中，整个地下空间会在很长一段距离内缺乏有效的支撑，当然在工程项目建设之后，这类支撑可以得到满足，不过施工阶段更加容易出现问题。在本文的工程项目内发现竖井围护结构无法隔断第二和第三承压含水层，由于未能阻断坑内外的水力联系，所以需要降低深层的承压水水头。由于沉降的深度增大，并且降排水的规模较大，所以整个基坑降水时会导致坑外的长期水位也表现一定幅度的下降状态，并且其中一些局部区域可能更大，这就会导致整个工程项目在施工中容易引发周边环境的沉降问题。
（四）周边建筑影响
在地铁车站的施工中，通常周边环境内含有各类建筑物，这类建筑本身要能够处于稳定运行状态，同时对各类建筑物的具体处理表现和处理规范，也需要经过研究与预测。在基坑体系的设计过程，对于周边环境的影响较为深远，对于基坑的围护结构来说，若该结构发生变形问题、沉降问题、渗漏水等问题等，则在基坑的建设和地面结构的处理中，则会导致基坑中的各类结构对地下车站的其他结构造成结构强度性的影响，此时会让该地面结构出现沉降、位移、地表道路出现裂缝等问题。
（五）其他项目影响
地铁车站位置的选择很有“讲究”，具体而言，在其他条件允许的情况下，应尽可能地选在“四通八达”的区域，方便乘客从多个方向汇聚（对各个方向乘客赶赴地铁站的时间进行平衡处理，避免某个或某几个方向时间过长或过短）。需要注意的情况是，一些新建地铁站周边同时存在其他在建项目，故开挖过程需对此类项目进行深入了解，避免互相影响或产生安全事故。比如本工程基坑西侧同时开展一个幼儿园工程，据基坑地下连续墙外边线距离约8.78m，开挖过程务必小心谨慎，对8.78m距离是否足够安全进行精确测算。
三、监测周围环境受复杂地铁车站深基坑开挖的影响
（一）监测目标设定
复杂地铁车站的深基坑开挖检测工程主要对工程施工过程中引起的周围环境与地下管线的变化、基坑以及支护结构本身的安全性及稳定性的变化进行系统性的现场观测，主要目的集中在以下三个方面：
（1）实施监测基坑开挖过程中的变形情况，随时获取并分析有关信息，根据动态变化情况，施工方应在保证施工质量（安全性）不变甚至更好的情况下灵活调整施工顺序，将所有安全隐患“扼杀在摇篮中”。在该工作环节，要点主要是把握工程信息化施工的重要组成部分，以此为基础对基坑安全和环境安全进行判断；
（2）基坑开挖期间，受地下土壤结构实际情况的影响（开挖前的测算工作精度尽管能够提升至较高的水平，但无法保证100%准确，故在开挖施工期间，诸多施工参数均需时刻进行修正，确保工程能够顺利完成），工程进展走势可能会在不同程度上发生变化。因此，为了确保工程质量及周边建筑物、地下管线的安全，技术人员需结合实测数据，完成对基坑开挖的设计、施工的补充。
（3）所有参数的应用不仅于此，还可以为相关单位优化各自的施工方案提供详细的补充信息。
（二）监测方法选择
1.沉降测量法
在应用沉降测量法的过程中，相关人员可借助深层点内的绝对高程系，对于基坑周边的深度来说，可在其范围以外设置3处稳定性较强的工作基点，设置带有水准测量性质的监测网，根据Ⅱ等水准下的测量规范来完成水准仪的引测工作。针对沉降变形的监测工作来说，技术人员要采用高程基准点内的附合水准线路与闭合水准线路等，在了解各个监测点内部的高程以后开展相应的测量工作。
2.围护结构深层位移测量。
管口位移可由水平位移测量方法测得。管内由测斜探头滑轮沿测斜套管内壁导槽（与基坑边线垂直）渐渐下放至管底，配以伺服加速度式测斜仪，自下而上测定该点偏角值，然后将探头旋转180度，在同一导槽内再测量一次，合起来为一测回，由此通过叠加推算各点的位置值。每个测斜管每测点的初始值，为测斜管埋设稳定后并在开挖前取2测回观测的平均值。施工过程中的日常监测值与初始值的差为其累计水平位移量，本次值与前次值的差值为本次位移量。
如围护体水平位移采用管口为起算点，管口位移通过光学测量修正，日常监测值与初始值的差为其累计水平位移量，本次值与前次值的差值为本次位移量。
深层水平位移内业计算方法：围护体水平位移采用由上向下叠加推算各点的位移值，土体水平位移采用由下向上叠加推算各点的位移值。
（三）监测点位设计及测点构成和埋设方法（以御桥站监测点为例）
（1）墙顶沉降和位移，共布置45个点位，均由测钉构成，埋设方法为钻洞法；
（2）基坑墙体的测斜孔，共49个点位，由51m*43+33*3测斜管构成，采用绑扎埋设法；
（3）基坑支撑轴力，11个点位，共计由72个钢筋计、40个轴力计构成，采用焊接埋设法；
（4）支撑临时格构柱沉降，29个点位，构成方式和埋设方法同墙顶沉降及位移监测；
（5）坑外潜水水位，共计15个点位，由10m*15PVC测管构成，采用钻孔埋设法；
（6）周边道路及地面沉降，共计101个点位，由测钉构成，埋设方法为钻洞预埋法；
（7）建筑物沉降，共有131个点位，由挂钩及测钉构成，采用钻洞埋设法；
（8）地下各类市政管线监测点，共计198个点位，由顶部磨圆的钢筋构成，采用钻洞埋设法。
（四）监测要点处理
在完成监测点位的布置后相关人员应想要获得更加精准的测试数据，相关人员应在监测点的周围做好标记，增强对该检测点的保护，适时增强监测点的精准性。具体而言：①在监测现场，应保证监测人员常驻，并巡视保护监测点。②相关人员需科学设置关键部分的检测点，并及时与管理该项目的工作人员开展沟通与交流，对相关保护政策进行及时落实。③工作人员在进行日常巡视时还要时常关注墙体测斜孔的整体状态，由于其在施工期间极易遭受破坏，要利用布条将异物及时堵塞，避免该类物体掉入孔中；在开展混凝土浇捣作业前，相关施工人员应对管口是否接至圈梁顶部进行检查。
结论：在本工程开展的过程中，施工影响区域周边环境较为复杂，距离基坑较近有新排上水、煤气、电力、污水、雨水、信息管线，在施工过程中，对周边管线产生了明显的影响，部分测点都超过设计报警值，在过程中未出现异常情况。根据各个监测点位反馈的情况，部分部分测点的日变化量和累计量超过了报警值，但在施工中均采取了相应的施工措施，确保了基坑围护体系和周边环境的安全。综合而言，复杂地铁站基坑开挖期间，一方面，技术人员需对周边环境进行详细了解，确保环境与开挖工程互相之间容易产生的干扰，做好应对措施；另一方面，需布置多个监测点位，不间断地收集开挖期间的所有动态信息，灵活调整施工方案，全面保证施工安全。
参考文献：
[1]潘丽国.地铁车站土建施工安全风险及优化措施探讨[J].智能城市，2021，7（07）：91-92.
[2]任国宏.深大地铁车站基坑机械化组合配套快速开挖技术[J].铁道建筑技术，2021（03）：128-130+159.
[3]崔红利，焦义，钟鸣洋，等.复杂地铁车站深基坑开挖对周围环境影响及监测分析[J].四川建筑，2020，40（01）：101-103.