地铁工 程深基坑施工监测 技术应用

 摘 要：深基坑施工作为地铁施工中的重要组成部分，同时也是地铁施工的关键环节，其中施工监测技术的高低直接影响到深基坑施工的质量，决定着地铁整体工程的安全与质量。基于此，本文通过对地铁深基坑变形机理的分析，以影响深基坑工程质量因素作为主要切入点，探究地铁深基坑施工监测技术的实际应用效果，进一步促进地铁工程质量的提高。 
　　关键词：地铁工程；深基坑施工；施工监测；监测技术；技术应用 
　　伴随我国经济实力的不断提升，在我国建筑工程领域中，地下空间的开发与利用已经成为未来发展的重要方向。如今我国深基坑工程施工监测技术处于发展阶段，随着深基坑工程数量的增加，监测技术也在不断完善与进步。针对现有的各项深基坑施工监测技术而言，多数技术都是由传统的变形测量引进，因此，在地铁工程施工中，务必要对深基坑工程的施工监测技术进行不断更新与优化，进一步提高监测技术，以便更好地为地铁建设提供服务，保证地铁施工质量与安全。 
　　一、地铁深基坑变形机理 
　　（一）基坑附近地层移动 
　　坑底隆起作为土地原始应力状态的改变反应，也是基坑附近地层移动的一大表现。坑底隆起是由土体垂直方向卸荷而引起的土体形状改变，当基坑开挖时，坑底土地在卸荷后发生垂直隆起的现象，则意味着附近地层的移动。 
　　伴随挖掘深度的不断增大，基坑内外的土面高差也在不断拉开，当挖掘到一定深度时，基坑内外土壤之间的高差所形成的压力就对会地面造成伤害，从而致使围护墙外侧的土体发生向基坑内移动的现象，造成基坑坑底土体出现塑性隆起现象。这就会使基坑周围土体对围护结构产生较大的塑性压力，引发工程施工地面的沉降现象。 
　　（二）围护墙位移 
　　围护墙体的形变是由水平方向改变深基坑外围的土壤应力而引发的地层移动现象。由于开挖工程在支撑工程前，围护墙在深基坑开挖初期，就已经受到应力而发生形变。 
　　事实证明，在深基坑开挖的后期阶段，墙体会发生较大幅度的偏移，在基坑开挖深度2m左右处，偏移现象就会十分明显。围护墙的位移会直接导致墙体的中压力区与被动压力区的土体发生偏移，引发塑性区的出现，形成坑底局部塑性区。围护墙体的变形不仅会直接造成地面的沉降现象出现，同时也会直接引发墙体外侧的塑性区域呈现扩大增长状态，增加围护墙体外侧土体向坑内的位移，从而引发土地的坑内隆起现象，影响整个工程施工进度与质量。 
　　二、影响深基坑工程质量因素 
　　（一）支护结构系统 
　　深坑基支护结构系统作为影响地铁工程安全和质量的重要因素，包含了围护墙体的刚度、支撑水平的高低、垂直向的间距大小以及墙体厚度等多项因素。影响支护结构系统的因素有很多，其中围护结构嵌入地下的深度、支撑预应力施加的程度、支护结构的施工方法以及质量等，都直接决定着支护结构系统的安全和稳定，与地层位移密不可分。 
　　（二）深基坑分段开挖 
　　深基坑开挖方法种类众多，在长条形深基坑开挖过程中，以限定长度L分段进行开挖时，施工单位可以充分利用基坑的空间优势，切实提高基坑隆起的安全系数，树立安全意识，避免周围土地位移现象的发生，保证深基坑开挖分段的科学性。 
　　（三）基坑内土体性能的改变 
　　基坑内土体的性能会直接对深基坑工程安全造成影响，施工单位对基坑内外地基进行加固处理，可以有效提高土体的强度，保证土体刚度。土体刚度一旦有了保证，能最大限度的减小基坑周围土体的位移，保证工程安全与质量。 
　　（四）其他因素影响 
　　对于地铁的深基坑工程质量而言，影响其安全因素具有多样性。开挖工程的整体周期长短、深基坑开挖面暴露时间的长短也对工程质量有影响。工程中的必备要素，水、地面的超载现象都会直接影响到深基坑工程的安全，振动荷载、围护墙体接缝不良等现象都会直接影响围护结构质量，进而威胁到深基坑工程安全。 
　　三、地铁深基坑施工监测技术的实际应用 
　　（一）支护结构系统的监测 
　　以某大学城的二号线地铁站为例，深基坑支护结构系统的监测包括围护结构深层水平位移、桩顶水平位移、支护结构应力等项目。 
　　桩顶水平位移采用全站仪对整体支护结构进行全面监测。监测方法充分利用了水平角全圆方向观测原理，以此测量出各点的水平方向与角度数据，并同时计算出水平位移量。 
　　由于该地铁站所处区域地层结构较为复杂，地层厚度变化幅度较大，在该地建立起永久性测量基准点时，基准点采用深埋式方法布设以保证监测工作基点的稳定性。工作基点应设立在便于监测工作进行之处，同时保障现场施工场地不受其影响，维持正常的施工秩序。在深基坑开挖过程中，保证每2d对施工现场监测一次。 
　　该项地铁工程的围护结构深层水平位移采用测斜仪进行测量。施工单位在围护桩施工过程中预埋测斜管，测斜管埋设到桩底以下，通过测斜仪对其进行逐段测量，得到整个桩身的水平位移曲线，获得围护结构的变形特征。在基坑开挖过程中，每隔3d对围护桩进行一次监测，若位移速率呈现增长趋势，则适当增加监测频率。 
　　该地铁深基坑支护结构的应力监测采用振弦式钢筋计，其测量过程简单便捷、抗干扰能力出色等优势，赢得了各大施工单位的青睐。这种应力监测的方式有助于保证支护结构整体性能的稳定。钢筋计的埋设位置由设计图纸确定，采用焊接方式与钢筋连接。在焊接期间，施工单位采用流水冷却的方式对钢筋计进行保护。同时，施工单位应尽力保证钢筋笼的原始状态及钢筋笼的吊装质量，尽量规避初始应力对钢筋计带来的不利影响。 
　　（二）周边环境监测 
　　在地铁深基坑开挖期间，为了保证周围建筑物和地面的安全，应对基坑周边环境进行沉降监测。施工单位在开挖基坑周围的建筑物首层承重柱上设置监测点，并在开挖基坑影响范围内控制好监测质量。将基准点个数设定为3个，并将每个控制点之间的间距控制在160m左右，利用电子水准仪与交桩点进行高程联测，以此高程起算监测数据。 
　　同时，施工单位使用电子水准仪进行道路和地下管线监测，监测点的布置选在道路截面变化处、管道接头处，并保持持续监测。边坡土体位移使用测斜仪进行测量，施工单位在土体内预先埋下测斜管，在深基坑开挖的过程中进行监测。深基坑开挖到一定深度后，根据变形速率对监测频率进行适当调整，保证及时得到监测数据，准确反馈指导施工。除此之外，施工单位对深层部位埋设分层沉降标，通过对土体的分层沉降进行监测，掌握基坑边坡的稳定情况，更好的控制工程质量与安全。 
　　对于施工安全而言，地下水位的监测与裂缝的巡查也同样重要。施工单位选择电极传感器对地下水位进行监测。在地铁站深基坑开挖期间，每隔3d对地下水位进行一次观测，保证深基坑工程的稳定与安全。同时，保证每天进行一次裂缝巡查，将巡查重点集中于支护桩、临近地表处以及建筑物上，一旦裂缝出现，应及时进行测量记录，并对其进行持续测量。 
　　总结 
　　综上所述，随着我国交通运输行业的不断进步与发展，地铁工程数量呈现出爆发性增长的态势，这就对地铁工程施工的各个环节提出了更高的要求。地铁施工监测的发展不是一蹴而就的，需要完善的理论知识与先进的监测技术。施工单位应在实践中总结经验，提升地铁施工监测技术水平，促进我国地铁事业的发展。 
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