邻近地铁隧道基坑监测分析及变形预测

邻近地铁隧道基坑监测分析及变形预测

蒋世全

重庆市轨道交通（集团）有限公司  重庆市401120

摘要：随着现代化城市建设步伐的加快，无论是地上空间还是地下空间都得到大力开发应用。深基坑工程作为地下空间开发利用的重要途径之一,必然向着更深更大的方向发展。同时也会产生越来越多的工程难题,主要体现在：部分城市工程为提高地下空间利用率,基坑深度不断增加;城市深基坑工程通常地处繁华地带,周围建筑物、道路及地下管线等错综复杂,基坑施工引起周围既有设施变形问题越发突出。比如,地铁车站常修建在城市中心区域,周边建构筑物较多,场地受到限制,只能采用形状不规则的异形基坑。

关键词：邻近地铁隧道；基坑监测；变形预测

引言

随着地铁建设的突飞猛进，地铁线网逐渐成形并不断加密，一些新建工程不可避免地邻近既有地铁线路情况，基坑邻近地铁就是其中一种情况。基坑施工时必然会对地铁结构及运营安全带来一定的影响，由于软土地区土体性质差，这种影响更为明显，因此需要加强新建基坑工程施工控制，降低影响从而保证地铁安全。

1邻近地铁隧道基坑监测主要意义

基坑工程施工具有极大的风险性，直接影响到地铁工程整体结构安全，因此，必须加强对基坑支护的监测，以确保施工安全。通过对基坑支护结构的实时监测，可以清晰地观察其变形情况，为施工管理者提供可靠的参考依据，从而有效地控制和减少由于基坑变形导致的安全风险。通过对基坑支护变形的实时监测，可以更加准确地了解基坑工程的变形状况，及时发现和处理各种施工阶段的变形，有效地控制和管理施工过程，确保结构安全性和稳定性，从而保障施工的顺利进行。在基坑工程中，设置大量的监测点，以便及时发现变形，并将监测结果提供给专业的设计和施工人员，以便他们能够更加有效地完成工作，确保施工顺利进行。

2邻近地铁隧道基坑监测分析及变形预测

2.1监测方案设计前准备工作

根据方案设计的原则，做好一个监测方案需要熟悉多个隧道施工方案和施工区域内土壤、地下水以及隧道施工影响范围内现有结构物的相关资料，所以，方案设计前的准备工作包括：

①收集各种资料。资料主要包括：隧道施工方案，施工区域内地质分析报告，施工影响范围内结构物的设计图纸和竣工资料，施工区域内的管线图，施工区域内的交通情况等。

②现场勘查。现场踏勘主要是对施工整体情况有所了解，包括施工中涉及到的范围内存在的建筑物、构筑物以及相关管网的情况，其中需要勘察管线位置、类型、尺寸，建筑物及构筑物的形状、结构、是否存在裂纹等等。勘查的主要目的是便于监测点的布置和施工对其影响的评价。

2.2布置基坑监测点

在进行深基坑位移监测前,需要根据施工现场的状态,布设基坑监测点,主要参考施工图中的深基坑特点进行布设,监测点的布设必须满足监测要求,支护的水平位移决定了监测点的布设间隔,锚索轴力决定了监测点布设的角度,除此之外,还需要确定锚索轴力的基准点和测量值,来计算监测点布设参数。监测点之间的距离通常不超过20m,基坑的监测点应当不少于3个。放置监测点后,随着基坑施工的进行,坑内的土体逐渐开始减少,此时基坑中的土体重力开始释放,导致基坑性能改变,产生了反弹式基坑底土。此时,如果继续挖掘,土壤就会释放围护结构两侧的土压力,由此产生的压差使深基坑产生位移。除此之外,坑底的土壤向上反冲随着围护结构的水平变化会引起基坑周围的土壤运动。因此在布设监测点时,必须考虑基坑与土壤之间的力学关系,避免基坑变形。基坑底部的标高是由基坑开挖过程中开挖土体的荷载应力垂直释放大小来决定的,因此,根据力学性质的不同,基坑土体变形可分为弹性膨胀和塑性膨胀2种形式。首先,在较深较厚的软土层中,挡土墙的埋设深度一般较小,因此在钢筋混凝土支护力改变时,会出现弓背变形曲线,这种曲线呈弯曲的弓形,此时挡土墙的顶部和底部压力较小,形成拱背向围墙。第二种,挡土墙埋入深度大,上部加钢筋混凝土支护时,出现了核心变形曲线,一般情况下,这种变形曲线的中间是足弓形的,顶部标记称为前弯,下部标记称为反弯,中间有一个非常明显的反弯点。第三种是前坡变形曲线,这种曲线是悬臂式挡土墙支护不及时产生的,一旦出现了该曲线,需要考虑此时的挡土墙顶部是否已经出现负位移状况。第四种是裙状变形曲线,该曲线是由于挡土墙位于松软的地面上,埋藏深度较浅,容易发生整体位移而产生的,此时的位移曲线呈梯形。第五种为水平推力型变形曲线,当封闭结构位于较深的淤泥上时,土体的侵入深度大,刚度大,一般呈平坦的水平推力变形曲线,具有这种变形曲线的挡土墙,从上到下的变形量基本相同。基坑的围护结构与基坑开挖的深度呈正相关,也与基坑开挖形状密切相关。在相同或相近的承重条件下,基坑形状越接近圆形,产生的位移越小,矩形基坑墙变形位移最大,条形基坑变形位移小于矩形基坑。除此之外,基坑变形位移与基坑状况密切相关,基坑周围地基的抗剪强度和抗压模量越高,地基的自稳性越强,土压力越强基坑位移越小。支座的间距、支座的刚度、第一支座的位置对有效控制基坑变形位移来说都很重要。因此,在监测之前需要根据开挖情况,布置基坑监测点,保证施工方案的合理性。

2.3变形监测数据处理分析

在勘测过程中，不但需要现场获取变形监测的资料，还需要对变形数据进行分析整理，才能使变形监测为施工过程服务，以此保障工程安全、指导工程获取应有的效益。在整理分析变形监测数据时主要有两方面内容：

①监测数据的整理：将工程过程中测量所得的数据和相关材料进行整理并制成图表加以说明，使成果易于运用，这是本阶段的首要工作，具体有以下几点：

1）核对每一项原始数据，对全部变形监测数据的计算进行检核。

2）依照时间顺序依次在观测表中填写各点的变形数据。

3）绘制基坑变形相关图表包括变形数据的过程线和分布图。

②测量数据的分析：本阶段的分析是对建筑物及构筑物变形的过程、规律等情况进行归纳和总结。对变形的因素进行分析，总结它们之间的数学模型描述，得出变形值和影响因素之间的关联，之后再去判别建筑整体的利用符合标准与否。对于建筑变形内在的原因以及规律，则需要进行多次测量，得到海量资料后进一步查明，以便对原有设计值和经验系数进行修改。本阶段整体分析可总结为如下三种：

1）成因分析（定性分析）：定性的分析区别于定量统计，它是分析、辨别、明确观测值变化的形成和规律，是对建筑物自身以及建筑物上作用的荷载进行分析。

2）统计分析：统计分析是接续成因分析的进一步分析，需要对测量数据统计分析后得到一定规律，进而得出变形因素与观测值之间的函数关系。

3）观测数据预测：可根据统计分析得到的函数关系进一步对建筑物将来可能发生的变形情况进预测，并能由此对建筑物是否安全及安全程度进行判别。

结语

软土地区深基坑降水对邻近地铁隧道位移控制有利。基坑采取分区施工时，拆换撑会引起邻近分区支撑轴力的较大变化，同时也会引起邻近地铁隧道收敛位移的明显变化。基坑施工引起的地铁隧道水平位移大于竖向位移，地铁隧道水平位移为主要位移控制指标。现场实测结果是判断基坑和邻近地铁隧道安全的重要手段，数值计算结果与实测结果比较显示，可通过现场实测结果反演土体参数，从而达到精准预测后续变形的效果，为邻近地铁保护提供可靠依据。

参考文献

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