探究地铁明挖车站基坑变形处理与预防

探究地铁明挖车站基坑变形处理与预防

张志威

中国水利水电第四工程局有限公司    重庆  

摘要：国民经济在不断发展进步，城市化的发展进程也在日渐加快，因此导致城市拥堵问题愈发严重，而地铁的出现可有效改善这种情况，令人们的出行方式更丰富，实现经济发展的同时，促使城市交通秩序得到极大改善。而为有效节省时间，出现了不少的地铁车站的施工，现今使用比较普遍的一种施工方式是地铁车站的明挖施工。在明挖地铁站的施工中，难度系数比较高的是有关施工基坑变形的检测、控制等。基于此，本文重点分析了地铁明挖车站基坑变形的具体情况，提出了合理的处理与预防措施。

关键词：地铁明挖车站；基坑变形处理；预防措施

引言

社会经济在发展进步，开始出现了更多的明挖地铁车站施工，其中需重点解决的问题之一就是合理的监测与控制基坑变形的情况。为保证施工安全与人生财产安全，要充分提高基坑质量与基坑使用年限，完善基坑变形的预防与合理处置工作。

一、明挖地铁车站施工中基坑变形实时监测控制的目的

为获得明挖地铁车站基坑变形的准确数据，需准确开展监测工作，而在遇到深基坑过深无法精准预估的情况下，可辅助一些方法监测变形量，监测的具体目的包含如下几方面：

一是通过监测基坑大小控制施工速度。施工时需时刻关注变形量，这是保证准确评估施工速度的重要条件，并且要对基坑大小可能对周边环境产生的影响进行实时监测，利用这些数据将施工速度控制在合理范围中。

二是利用监测基坑变形发现危险情况。进行明挖地铁车站施工作业之时，因为施工方对基坑变形监测与所得资料重视不足，很容易导致产生各种安全隐患问题，频繁发生危险事故。只有在全面掌握基坑变形的具体情况的基础上，才可及时发现危险，做出合理的补救措施[1]。

二、常见的基坑变形分析

（一）桩顶水平位移

一旦出现桩顶水平位移时，则说明支护结构顶部已经出现了变形，且可以很好地对其变形的特性进行反映。如果出现较大的桩顶位移则预示着支护结构即将受到较大程度的破坏。一般来讲，在基坑开挖的初始阶段土体内部应力会被快速释放出来，因此桩顶和冠梁会发生较为明显的水平位移，且大部分位移均在桩顶部位使基坑几内侧倾斜，再加上如果无支撑暴露时间过长而得不到及时有效的支撑就极易引发过大的顶桩位移，并最终对基坑的安全造成严重的威胁。

（二）桩体位移

当桩体发生位移时则说明围护桩已经出现的变形。在支撑作用的环境下围护桩的变形较大且较为危险的部位并不全是在桩顶处。对不同深度的围护桩体的水平位移实施观测可以有效地获取其变形数据，因此在基坑开挖过程中对桩体进行观测也是极为重要的内容，需要对桩顶水平位移和桩体位移监测所获得的数据加以研究和分析，并做好校核，以便更好地对基坑的位移情况进行把握。

（三）地表沉降

在基坑开挖阶段一旦出现地表沉降，必定会对周边建筑、地下管线等造成严重的破坏，甚至可能会带来巨大的损失。尤其是在深基坑工程的开挖过程中，难免会出现沉降问题，但这种沉降的影响是可以控制的，需要积极采取措施予以控制，以免影响程度的不断扩大[2]。

三、变形原理分析

基坑在开挖过程中实际是基坑开挖面上卸荷的过程，由于卸荷而引起坑底土体产生以向上为主的位移，同时也引起围护墙在两侧压力差的作用下而产生水平向位移和因此而产生的墙外侧土体的位移，可以认为，基坑开挖引起周围地层移动的主要原因是坑底的土体隆起和围护墙的位移。

坑底土体隆起是垂直向卸荷而改变坑底土体原始应力状态的反应。在开挖深度不大时，坑底土体在卸荷之后发生垂直的弹性隆起。当围护墙底下为清孔良好的原质土或注浆加固土体时，围护墙随土体回弹而抬高。坑底弹性隆起的特征是坑底中部隆起最高，而且坑底隆起在开挖停止后很快停止。这种隆起基本不会引起围护墙外侧土体向坑内移动。随着开挖深度增加，基坑内外的土面高差不断加大，当开挖至一定深度，基坑内外土面高差所形成的加载和地面各种超载的作用，就会使围护墙外侧土向基坑内移动，使基坑坑底产生向上的塑性隆起，同时在基坑周围产生较大的塑性区，并引起地面沉降。

四、地铁明挖车站基坑变形处理与预防措施

（一）土方开挖及支撑的安装

在实际的地铁车站基坑施工时需严格遵循先支撑再开挖的基础原则，在确保施工安全的前提下尽可能加快支撑和开挖的速度，保证挖槽开挖。特别是在开挖--支撑--增加预应力这段过程期间需尽可能缩短施工时间。另外，在具体的施工时应尽量避免出现基坑空置的问题，及时做好钢支撑的安装工作。

（二）及时做好钢支撑的施工

在进行地铁车站明挖施工作业时，上午与下午的钢支撑轴力存在较大的差异，这主要是因为早晚温度较大而致使钢支撑发生细微变形，所以，在实施钢支撑作业时，尽可能选择在气温较低的时段进行施工，尽可能降低温度变化因素而给钢支撑轴力造成的影响。在钢支撑作业过程中需要对附加应力装置加以设置，并做好应力的调整。待12小时过后还需要对其施加二次预应力，以使其达到良好的支撑效果，有效避免钢支撑发生变形而导致施工质量受到不良影响。

（三）及时反馈基坑监测数据

在地铁车站基坑围护结构施工中，施工单位由于种种原因，往往会出现施工进度过快，未按设计要求施工的情况，其结果往往会给地铁基坑工程带来重大的安全隐患。基坑监测对于地铁车站基坑工程具有重要的保障作用，其主要原因在于监测所得的数据是工程实施过程中基坑围护体系各部位受力的最直接的体现，反应了基坑开挖过程中各阶段真实受力的情况，及时监测，及时反馈数据，保证地铁基坑工程安全顺利的开展。因此，监测单位必须要落实自身的职责，及时监测及时反馈；同时，施工、第三方监测、监理、设计等单位要加强配合与沟通，做到动态监测，动态设计，及时及早地发现施工过程中存在的安全隐患，及时处理解决，保证工程安全[3]。

结语

综上所述，地铁车站的建设可以有效地缓解城市道路交通拥堵的实际问题，再加上地铁具有方便、快捷和节能等应用优势，也因此被许多城市作为城市建设的重要措施。在明挖地铁车站工程施工建设过程中，基坑变形是极为常见的，同时也是地铁车站施工过程中最为主要的施工难题，因此，在具体的施工过程中务必落实好基坑变形的监测作业，严格按照所获取的监测数据对施工方案加以调整，切实从根本上保证基坑施工的质量与安全。

参考文献：

[1]杨美霞. 软土地层地铁明挖车站深基坑水平位移控制技术研究[D].河北工程大学,2022.

[2]黄永坚. 地铁明挖基坑车站围护结构及周边建筑的变形研究[D].大连交通大学,2020.

[3]谢鹏. 青岛地铁明挖车站深基坑监测分析[J]. 铁道勘察,2017,43(02):25-28+46.