地铁车站深基坑工程变形监测及数据分析

地铁车站深基坑工程变形监测及数据分析

殷春伟

上海地矿工程勘察有限公司上海市200072

摘要：地铁车站工程施工具有地质环境条件复杂、施工地区建筑物较集中、施工对周围建筑的影响较大等特点，相比于普通基坑工程的施工难度更大，因此，在进行地铁车站深基坑施工时，必须加强施工过程的变形监测，及时反馈监测成果，对观测数据进行分析和评价，以此有效地提高施工质量，保证工程进展的顺利。鉴于此，文章结合工程实例，针对地铁车站深基坑工程的监测工作进行了研究和探讨，详细介绍了深基坑施工过程的监测布置方案，并结合现场实测数据分析，以保证达到施工的质量要求，供相关人员参考和借鉴。

关键词：地铁车站；深基坑工程；变形监测；数据

1导言

某地铁车站工程为地下3层的岛式站台，4柱5跨3层结构，车站长303m，标准段宽36.7m，深约25m，顶板覆土约4m，两端覆土约1.5m，车站设有5个出入口，其中，1，2，4号出入口为本次车站施工范围，3，5号出入口为预留。本工程场地承压水呈年周期变化，承压水埋深在3～12m之间。据承压水观测孔2013年8月-7日的观测数据，水位埋深在3.65～3.80m之间，水位较为稳定

2深基坑变形监测项目及特点

2.1时效性

普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水和开挖过程，有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的，一天以前（甚至几小时以前）的测量结果都会失去直接的意义，因此深基坑施工中监测需随时进行，通常是1次/d，在测量对象变化快的关键时期，可能每天需进行数次。深基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力，甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。

2.2高精度

普通工程测量中误差限值通常在数毫米，例如60m以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为2.5mm，而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在0.1mm/d以下，要测到这样的变形精度，普通测量方法和仪器部不能胜任，因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。

2.3等精度

基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值，而不要求测量绝对值。例如，普通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，而在基坑维护桩变形测量中，只要求测定维护桩相对于原来基准位置的位移即可，而维护桩原来的位置（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。例如，普通水准测量要求前后视距相等，以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差，但在基坑监测中，受环境条件的限制，前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的，而在基坑监测中，只要每次测量位置保持一致，即使前后视距相差悬殊，结果仍然是完全可用的。

3地铁车站深基坑工程变形监测及数据分析

3.1监测方法

地铁深基坑围护结构变形监测工作目的是及时发现周围环境中不稳定性因素。同时，验证设计、指导施工，且分析区域性施工特征。因此，在深基坑变形实际监测过程中，应将围护墙体水平位移和内支撑轴力、周围地表沉降作为主要监测内容。其中，围护墙体水平位移监测作业的展开，采取测斜手段。即利用重力摆锤自身特性，测得仪器中线与摆锤垂直线的倾角。然后，由倾角变化引起电信号变化，随之，将监测信息转化并输入到仪器中，获取最终的位移变化值。而支撑轴力的监测，需依据支撑杆件材料差异性，采用不同的传感器，而后，由传感器监测结果反馈支撑轴力变化值。除此之外，在深圳机场站基坑工程地表沉降监测过程中，需借助测量仪计算沉降量。同时，在监测方法确定的基础上，应针对监测点进行布设。即以20～25m为标准，于基坑上设置测斜孔，且保持测斜孔布置在围护体变形数值较大处。

3.2深部变形监测

该项目采用测斜监测及地表变形监测来监测基坑及周边的垂直及水平位移，监测点布置见图1。

3.3支撑轴力监测

支撑施加应力按设计要求设置。为掌握支撑系统的正常受力，支撑轴力测点布设从平面、立面、断面三方面综合考虑：根据基坑围护结构设计方案中支撑内力计算结果，在设置同一平面（同一标高），即同一道支撑杆件中选择轴力最大者（或选择平面净跨较大者）跟踪监测；在基坑竖直方

向的4道支撑中，选择1道并使各道支撑的测点位于同一断面位置，以便根据轴力-时间曲线观察各道支撑设置-加力-拆除。监测方法：采用应变计进行量测，测点布置在钢支撑的中心。通过频率仪量测结果分析钢支撑的受力情况，确定是否调整钢支撑参数。

3.4周围建筑物沉降监测

用高程观测的方法来了解被保护建筑物的沉降，从而了解其是否发生会引起倾斜或开裂的不均匀沉降。周围建筑物沉降主要设在基坑周围30m范围内的多层民宅上，主要设在房屋四角，距离基坑距离＜15m的建筑物测点加密，受2号风道施工影响的建筑物主要集中在基坑东侧，而且离基坑较近，这些房屋需重点保护和监测。分别在其轮廓边线转角点、与基坑平行的墙面设立沉降点，与基坑平行的墙面每20m设置一监测点，测点应安设在楼的结构体下部尽量靠近地表处，可用具有凸球形头部的钢制测钉打入结构体中而成。

3.5现场实测数据分析

3.5.1桩顶水平位移分析

桩顶水平位移反映基坑变形的效果比较明显。基坑侧壁自上而下依次为第四系填土层、冲洪积层或海相沉积层，厚度一般较小，对基坑侧壁稳定性有不利影响，所以对于不同开挖深度下桩顶水平位移监测的重要性不容忽视。

在基坑开挖初期，桩顶水平位移整体有向坑内变化的趋势，随着开挖的进行和支撑架设，水平位移曲线呈上升的趋势，但整体变化非常平稳，累计变化量很小，距离控制值较远，说明基坑围护结构处于安全状态。

3.5.2立柱桩顶沉降

在影响立柱桩竖向位移的所有因素中，基底隆起与竖向荷载是最主要的两点，土方开挖会直接引起基底土层隆起，进而带动立柱桩上浮；而竖向荷载则会引起立柱桩下沉，但整个立柱桩的位移机理还是比较复杂的，仅仅通过计算是很难准确预测的。因此，只能通过实时监测，利用实测数据不断地调整与控制施工步序，从而降低竖向位移，进而减少立柱桩与地下连续墙之间的差异沉降，保证支撑体系的稳定。

4结论

综上所述，地铁车站深基坑施工环境较为复杂，因此，需要通过对工程施工进行全方位的监测。做好深基坑工程施工的监测工作，加强对整个深基坑施工过程的质量控制，制订合理的变形监测方案，并采取有针对性的措施，有效提高监测精度，从而保证整个施工过程中的施工质量、施工安全。

参考文献

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