软土地区地铁深基坑监测及施工控制措施研究

软土地区地铁深基坑监测及施工控制措施研究

王千 

中亿丰建设集团股份有限公司  江苏省苏州市  215000 

摘要：文章通过系统性阐述软土地区地铁深基坑工程的施工监测内容，总结现场施工期间普遍面临的工艺难点，结合软土地基的特征，针对性地阐述了深基坑施工控制措施。旨在构建标准化的地铁深基坑施工体系，为现场施工作业提供明确技术指导，最大程度地预防各类安全事故，营造安全、稳定的现场施工环境。

关键词：软土地区；地铁深基坑；施工监测；控制措施

现代地铁深基坑工程常面临软土地基等不良地质问题，受到地质条件与工艺操作等因素影响，现场施工期间会出现基坑坍塌、支护体系失效等工程事故。因此，要采取切实可行的变形控制措施，对地铁深基坑施工进行安全监测，提高施工过程中深基坑及周边环境安全控制，保障工程的顺利进行。

1 软土地区地铁深基坑施工监测

1.1深层水平位移监测

在基坑短边中点、基坑长边中点等位置布设若干测斜孔作为监测点，检查监测点分布情况、数量是否达标，根据施工情况来确定监测频率。完成前期准备工作后，在深基坑开挖期间，同步监测支护体系水平位移情况，对比测量值与标准值，如果二者偏差程度超标，立即对支护结构额外采取加固措施，避免因支护结构水平位移量超标而提前失效。通常情况，基坑开挖深度越大，则支护结构水平位移量越大，基坑长边中点处测点的最大水平位移量远超基坑短边中点位移量。同时，水平位移量还受到基坑无支撑暴露时间、踢脚等因素影响，以暴露时间为例，如果基坑在无支撑情况下长时间暴露，会明显增加支护结构位移量，侧移值最大值会增加10%～20%不等[1]。因此，在深基坑施工期间，为控制支护结构水平位移程度，需要重点调整基坑开挖深度与坑底暴露时间。以某地铁深基坑工程为例，现场布置两处测斜孔，首个测斜孔布置在基坑短边中点，埋设深度为12.5m，最大水平位移量为19.2mm；另一处测斜孔布置在基坑长边中点，埋深值为18.5m，最大水平位移量为63.3mm。根据测斜孔位移变化情况发现，在基坑开挖进度在7～14m期间，地下连续墙变形增长幅度较为明显，踢脚部位变形量占比最高，两处测斜孔踢脚占总位移比重分别为40.9%与44.3%，扣除踢脚变形后的支护结构自身弯曲变形程度处于正常水准，主要受到基坑无支撑暴露时间等其他因素影响，布设支撑期间的地下连续墙侧向位移值分别增加20%与12%。

1.2竖向位移监测

在竖向位移监测环节，以基坑支护体系和临近地面建筑物作为监测对象，在结构顶部布置垂直位移监测点，地铁深基坑施工期间，持续采集分析现场监测值，绘制竖向位移量的时间变化曲线。在基坑开挖期间，现场绝大多数监测点竖向位移表现为隆起现象，少量测点出现沉降位移现象，靠近基坑开挖区域测点的竖向位移变化幅度相对较大。随着施工进度增加，各处测点的竖向位移变化幅度有所减小，最终在深基坑底板施工完毕后，基坑支护结构与周边临近建筑物的总体沉降量达到最大值，基本结束沉降过程。同时，在深基坑降水开挖步骤，如果现场分布灰色淤泥质黏土等具备流塑性与孔隙率较高的软弱地层，在缺乏专项施工处理措施的情况下，支护结构与临近建筑物将会出现明显竖向位移现象[2]。在某地铁深基坑工程，把基坑所在区域地表下方68m深度划分为多个工程地质层，采取分区开挖方式。根据竖向位移监测情况来看，I区块开挖期间多数测点竖向位移量表现为隆起现象，剩余测点表现为沉降位移现象，竖向位移范围在-1.0～2.5mm，相邻区域测点同样出现明显竖向位移变化，最大变化幅度达到5.5mm；II-1到II-2区块开挖期间，虽然持续增加竖向位移量，但竖向位移增长幅度有所降低，平均增加量不足1mm，基坑开挖完毕后，最终的测点竖向位移测值范围在4.0～6.6mm。

1.3地表沉降监测

在地表沉降监测环节，工程现场搭建地面沉降监测基准网，由工作基点和高程基点组成，以靠近工程场地且不受施工变形影响的精准点作为水准高程基准点，在沉降稳定的构筑物上设置沉降观测基准点，在底层稳定区域内布置工作基点，对各处监测点采取防护措施。随后，采取水准仪法，监测点上架设水准仪，采集测量数据，对比不同时间段的地表高程值，从而确定地表沉降变化情况。根据现场施工情况来看，基坑开挖深度与地表沉降量呈正比，沉降范围呈现凹型分布情况，基坑底板施工结束时的地表沉降量达到最大值，基坑边缘部位的地表沉降现象最为显著。同时，基坑施工前如果没有对软土地基进行加固处理，会大幅增加地表沉降量，严重时出现地表沉陷问题。

2 软土地区地铁深基坑施工控制措施

2.1深基坑开挖控制

第一，开挖方式。考虑到基坑开挖深度较大，必须采取分层分块开挖方式，搭配采取机械开挖与人工开挖方式，禁止出现超挖、欠挖问题。第二，垫层换填。深基坑开挖期间，如果现场存在淤泥质土等软弱土层，或是经过降水处理后土层含水量仍旧超标，则需要采取垫层换填方法，挖除软弱土层，原位回填夯实砾石等质地坚硬的材料形成砂垫层，并在基坑内沿作业通道分段后退开挖。第三，开挖量与位置。在现场开展试验段施工，根据施工情况来确定开挖量、开挖位置以及开挖时间等关键工艺参数的最佳值，从而把基坑开挖活动对周边土层、支护结构与邻近建筑物造成的影响压制到最低。第四，型钢支撑，基坑分层开挖期间，依次在基坑内部设置多道内支撑，以型钢组合支撑作为内支撑型式，在支撑竖向立柱底部设置钻孔灌注桩，基坑开挖面上方设置角钢缀板钢格构柱作为立柱，选用角钢作为角肢，由支撑体系来抵抗外部土压力和维持坑壁结构稳定状态。

2.2地面荷载控制

在地铁深基坑施工期间，如果基坑承受过重地面荷载时，会超出基坑结构自稳能力与支护结构承受能力，引发坑壁坍塌、支护结构变形失稳等一系列问题出现，出现预料之外的状况。因此，必须采取地面荷载控制措施，禁止运输机、挖掘机等机械设备在基坑边缘10m范围内行驶与停放，禁止在基坑边缘5m范围内堆放所挖掘土料，把土料运往弃渣场处理，或是在工程现场其他区域临时堆放，后续用于回填基坑。最后，对基坑边缘15～20m范围内现场地面进行平整硬化处理，可选择浇筑厚度在0.2m左后的混凝土垫层，既可以维持基坑边缘稳定状态，还可以作为施工作业平台。此外，如果必须在地铁侧行驶重型动荷载机械设备，额外设置栈桥，尽量降低机械动荷载对深基坑造成的扰动程度。

2.3支护加固

考虑到现代地铁工程普遍具备基坑面积大、工期时间长、空间时效效应差的施工特征，仅采取单一支护形式，很难满足深基坑防护要求，支护结构缺乏足够刚度。对此，需要采取深基坑复合支护形式，如在地下连续墙外侧额外设置单排钻孔灌注桩，形成双排支护结构体系，确保支护结构在控制基坑变形时具备足够刚度。同时，在基坑内部采取被动区加固措施，如在混凝土支撑顶面部位加设钢筋混凝土板，以此来增加支撑刚度、控制支护结构侧向位移量。其次加强支撑轴力监测，如有条件可以使用动态采集数据系统，如有损失及时补充轴力，确保基坑支撑体系正常稳健。最后对坑外水位监测也尤为重要，观察水位升降情况，能够分析围护部位是否存在险情及突发情况，及时做出有效应对措施。

3 结束语

综上所述，面对复杂的地质条件，深基坑监测与施工控制是贯彻落实安全生产目标，有效预防工程事故出现的重要举措。施工单位需结合工程情况制定科学的施工监测方案，通过监测成果来掌握各类施工问题的客观发生规律，针对性落实各项施工控制措施，保证地铁深基坑施工作业得以顺利开展。

参考文献：

[1]刘志刚.软土地区地铁深基坑监测分析及控制措施研究[J].公路，2019，64(10):239-244.

[2]周丁恒，周春锋，李凤岭等.软土地区临近地铁深基坑施工控制及监测[J].铁道建筑技术，2019(04):103-108+132.

[3]古存军.深厚软土地区地铁车站工程深基坑开挖施工监测控制技术研究[J].路基工程，2016(02):124-128+133.