牛光明

摘 要：深基坑施工作為地鐵施工中的重要組成部分，同時也是地鐵施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中施工監(jiān)測技術(shù)的高低直接影響到深基坑施工的質(zhì)量，決定著地鐵整體工程的安全與質(zhì)量?；诖耍疚耐ㄟ^對地鐵深基坑變形機理的分析，以影響深基坑工程質(zhì)量因素作為主要切入點，探究地鐵深基坑施工監(jiān)測技術(shù)的實際應(yīng)用效果，進一步促進地鐵工程質(zhì)量的提高。

關(guān)鍵詞：地鐵工程；深基坑施工；施工監(jiān)測；監(jiān)測技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用

伴隨我國經(jīng)濟實力的不斷提升，在我國建筑工程領(lǐng)域中，地下空間的開發(fā)與利用已經(jīng)成為未來發(fā)展的重要方向。如今我國深基坑工程施工監(jiān)測技術(shù)處于發(fā)展階段，隨著深基坑工程數(shù)量的增加，監(jiān)測技術(shù)也在不斷完善與進步。針對現(xiàn)有的各項深基坑施工監(jiān)測技術(shù)而言，多數(shù)技術(shù)都是由傳統(tǒng)的變形測量引進，因此，在地鐵工程施工中，務(wù)必要對深基坑工程的施工監(jiān)測技術(shù)進行不斷更新與優(yōu)化，進一步提高監(jiān)測技術(shù)，以便更好地為地鐵建設(shè)提供服務(wù)，保證地鐵施工質(zhì)量與安全。

一、地鐵深基坑變形機理

（一）基坑附近地層移動

坑底隆起作為土地原始應(yīng)力狀態(tài)的改變反應(yīng)，也是基坑附近地層移動的一大表現(xiàn)?？拥茁∑鹗怯赏馏w垂直方向卸荷而引起的土體形狀改變，當基坑開挖時，坑底土地在卸荷后發(fā)生垂直隆起的現(xiàn)象，則意味著附近地層的移動。

伴隨挖掘深度的不斷增大，基坑內(nèi)外的土面高差也在不斷拉開，當挖掘到一定深度時，基坑內(nèi)外土壤之間的高差所形成的壓力就對會地面造成傷害，從而致使圍護墻外側(cè)的土體發(fā)生向基坑內(nèi)移動的現(xiàn)象，造成基坑坑底土體出現(xiàn)塑性隆起現(xiàn)象。這就會使基坑周圍土體對圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的塑性壓力，引發(fā)工程施工地面的沉降現(xiàn)象。

（二）圍護墻位移

圍護墻體的形變是由水平方向改變深基坑外圍的土壤應(yīng)力而引發(fā)的地層移動現(xiàn)象。由于開挖工程在支撐工程前，圍護墻在深基坑開挖初期，就已經(jīng)受到應(yīng)力而發(fā)生形變。

事實證明，在深基坑開挖的后期階段，墻體會發(fā)生較大幅度的偏移，在基坑開挖深度2m左右處，偏移現(xiàn)象就會十分明顯。圍護墻的位移會直接導(dǎo)致墻體的中壓力區(qū)與被動壓力區(qū)的土體發(fā)生偏移，引發(fā)塑性區(qū)的出現(xiàn)，形成坑底局部塑性區(qū)。圍護墻體的變形不僅會直接造成地面的沉降現(xiàn)象出現(xiàn)，同時也會直接引發(fā)墻體外側(cè)的塑性區(qū)域呈現(xiàn)擴大增長狀態(tài)，增加圍護墻體外側(cè)土體向坑內(nèi)的位移，從而引發(fā)土地的坑內(nèi)隆起現(xiàn)象，影響整個工程施工進度與質(zhì)量。

二、影響深基坑工程質(zhì)量因素

（一）支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

深坑基支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)作為影響地鐵工程安全和質(zhì)量的重要因素，包含了圍護墻體的剛度、支撐水平的高低、垂直向的間距大小以及墻體厚度等多項因素。影響支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的因素有很多，其中圍護結(jié)構(gòu)嵌入地下的深度、支撐預(yù)應(yīng)力施加的程度、支護結(jié)構(gòu)的施工方法以及質(zhì)量等，都直接決定著支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，與地層位移密不可分。

（二）深基坑分段開挖

深基坑開挖方法種類眾多，在長條形深基坑開挖過程中，以限定長度L分段進行開挖時，施工單位可以充分利用基坑的空間優(yōu)勢，切實提高基坑隆起的安全系數(shù)，樹立安全意識，避免周圍土地位移現(xiàn)象的發(fā)生，保證深基坑開挖分段的科學(xué)性。

（三）基坑內(nèi)土體性能的改變

基坑內(nèi)土體的性能會直接對深基坑工程安全造成影響，施工單位對基坑內(nèi)外地基進行加固處理，可以有效提高土體的強度，保證土體剛度。土體剛度一旦有了保證，能最大限度的減小基坑周圍土體的位移，保證工程安全與質(zhì)量。

（四）其他因素影響

對于地鐵的深基坑工程質(zhì)量而言，影響其安全因素具有多樣性。開挖工程的整體周期長短、深基坑開挖面暴露時間的長短也對工程質(zhì)量有影響。工程中的必備要素，水、地面的超載現(xiàn)象都會直接影響到深基坑工程的安全，振動荷載、圍護墻體接縫不良等現(xiàn)象都會直接影響圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)量，進而威脅到深基坑工程安全。

三、地鐵深基坑施工監(jiān)測技術(shù)的實際應(yīng)用

（一）支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的監(jiān)測

以某大學(xué)城的二號線地鐵站為例，深基坑支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的監(jiān)測包括圍護結(jié)構(gòu)深層水平位移、樁頂水平位移、支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力等項目。

樁頂水平位移采用全站儀對整體支護結(jié)構(gòu)進行全面監(jiān)測。監(jiān)測方法充分利用了水平角全圓方向觀測原理，以此測量出各點的水平方向與角度數(shù)據(jù)，并同時計算出水平位移量。

由于該地鐵站所處區(qū)域地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，地層厚度變化幅度較大，在該地建立起永久性測量基準點時，基準點采用深埋式方法布設(shè)以保證監(jiān)測工作基點的穩(wěn)定性。工作基點應(yīng)設(shè)立在便于監(jiān)測工作進行之處，同時保障現(xiàn)場施工場地不受其影響，維持正常的施工秩序。在深基坑開挖過程中，保證每2d對施工現(xiàn)場監(jiān)測一次。

該項地鐵工程的圍護結(jié)構(gòu)深層水平位移采用測斜儀進行測量。施工單位在圍護樁施工過程中預(yù)埋測斜管，測斜管埋設(shè)到樁底以下，通過測斜儀對其進行逐段測量，得到整個樁身的水平位移曲線，獲得圍護結(jié)構(gòu)的變形特征。在基坑開挖過程中，每隔3d對圍護樁進行一次監(jiān)測，若位移速率呈現(xiàn)增長趨勢，則適當增加監(jiān)測頻率。

該地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測采用振弦式鋼筋計，其測量過程簡單便捷、抗干擾能力出色等優(yōu)勢，贏得了各大施工單位的青睞。這種應(yīng)力監(jiān)測的方式有助于保證支護結(jié)構(gòu)整體性能的穩(wěn)定。鋼筋計的埋設(shè)位置由設(shè)計圖紙確定，采用焊接方式與鋼筋連接。在焊接期間，施工單位采用流水冷卻的方式對鋼筋計進行保護。同時，施工單位應(yīng)盡力保證鋼筋籠的原始狀態(tài)及鋼筋籠的吊裝質(zhì)量，盡量規(guī)避初始應(yīng)力對鋼筋計帶來的不利影響。

（二）周邊環(huán)境監(jiān)測

在地鐵深基坑開挖期間，為了保證周圍建筑物和地面的安全，應(yīng)對基坑周邊環(huán)境進行沉降監(jiān)測。施工單位在開挖基坑周圍的建筑物首層承重柱上設(shè)置監(jiān)測點，并在開挖基坑影響范圍內(nèi)控制好監(jiān)測質(zhì)量。將基準點個數(shù)設(shè)定為3個，并將每個控制點之間的間距控制在160m左右，利用電子水準儀與交樁點進行高程聯(lián)測，以此高程起算監(jiān)測數(shù)據(jù)。

同時，施工單位使用電子水準儀進行道路和地下管線監(jiān)測，監(jiān)測點的布置選在道路截面變化處、管道接頭處，并保持持續(xù)監(jiān)測。邊坡土體位移使用測斜儀進行測量，施工單位在土體內(nèi)預(yù)先埋下測斜管，在深基坑開挖的過程中進行監(jiān)測。深基坑開挖到一定深度后，根據(jù)變形速率對監(jiān)測頻率進行適當調(diào)整，保證及時得到監(jiān)測數(shù)據(jù)，準確反饋指導(dǎo)施工。除此之外，施工單位對深層部位埋設(shè)分層沉降標，通過對土體的分層沉降進行監(jiān)測，掌握基坑邊坡的穩(wěn)定情況，更好的控制工程質(zhì)量與安全。

對于施工安全而言，地下水位的監(jiān)測與裂縫的巡查也同樣重要。施工單位選擇電極傳感器對地下水位進行監(jiān)測。在地鐵站深基坑開挖期間，每隔3d對地下水位進行一次觀測，保證深基坑工程的穩(wěn)定與安全。同時，保證每天進行一次裂縫巡查，將巡查重點集中于支護樁、臨近地表處以及建筑物上，一旦裂縫出現(xiàn)，應(yīng)及時進行測量記錄，并對其進行持續(xù)測量。

總結(jié)

綜上所述，隨著我國交通運輸行業(yè)的不斷進步與發(fā)展，地鐵工程數(shù)量呈現(xiàn)出爆發(fā)性增長的態(tài)勢，這就對地鐵工程施工的各個環(huán)節(jié)提出了更高的要求。地鐵施工監(jiān)測的發(fā)展不是一蹴而就的，需要完善的理論知識與先進的監(jiān)測技術(shù)。施工單位應(yīng)在實踐中總結(jié)經(jīng)驗，提升地鐵施工監(jiān)測技術(shù)水平，促進我國地鐵事業(yè)的發(fā)展。

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（作者單位：江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院）