地铁工程深基坑施工监测技术的应用

党东刚

（中国铁路设计集团有限公司测绘地理信息研究院，天津 300251）

随着我国地铁工程的快速发展，地下空间的高效利用已经成为我国未来建设的重点方向，值得不断深入探究和发掘。但是随着地铁工程的不断增多，深基坑施工质量问题也日益增多。为了确保深基坑施工的顺利开展，保质保量地竣工，需要合理应用深基坑施工监测技术，实现在深基坑施工过程中实时、高效的监测，从而为相关人员提供更多的数据支持和帮助，以确保地铁工程施工的安全性。

1 深基坑施工监测技术的重要性

由于修建地铁的速度较快，人们往往会习惯性认为中国的地铁工程施工较为简单，尤其是关于深基坑的挖掘等相关施工，对其不太重视，也缺乏对深基坑施工及其监测技术的基本了解。其实，对于地铁工程来说，做好对深基坑的施工监测是十分重要的，尤其要合理运用深基坑施工监测技术，实现对整个地铁工程的深基坑稳定性与安全性的状况监测。在运用深基坑施工监测技术的时候，很多情况下，都会运用各类原理进行深基坑的稳定性计算，却忽视了在挖土过程中应力场、应变场的变化，尤其是对于地层的移动，会造成大量的软性土层的位移，从而使整个施工更加危险，缺乏稳定性和安全性。因此，做好对深基坑的施工监测技术的研究是非常重要的，可以避免出现在挖掘过程中出现的基坑位移的现象。此外，在深基坑施工监测技术的实际运用中，还可以通过施工现场的数据收集及危险实时报警技术对现场施工环节进行安全监控，这对于民生建设——地铁工程来说，具有十分重要的现实和社会意义。一般情况下，在进行地铁工程深基坑施工的时候，都会使用地下连续墙加内支撑的支护方法，并且为了确保施工作业的安全性，深基坑施工环节还需要和施工现场的监测进行有效的结合，对各类数据进行收集和分析，从而为施工工程的顺利开展打下坚实基础。目前，对于深基坑施工的监测内容主要有基坑壁（地下连续墙）的水平位移观测数据（测斜）、地下连续墙顶水平位移监测数据、混凝土内支撑梁的轴力测试数据、钢管支撑梁的轴力测试数据等。通过收集这些数据并进行分析，以实时掌握深基坑的稳定状况。

2 地铁深基坑的变形机理

（1）深基坑周围的地层移动。对于深基坑周围的底层移动现象而言，坑底隆起是典型反应，也是土体最原始的改变形状的现象之一。之所以产生坑底隆起，主要是因为土体受到了来自垂直向的压力负荷的影响，从而导致土体形状产生变化，尤其是当进行深基坑挖掘的时候，坑底的土体受到了负荷后就会产生垂直隆起的情况，这就是深基坑的底层移动。此外，如果挖掘的范围和深度越来越大，那么深基坑的内部和外部的土体面之间的高低差异性也会越来越大，当挖掘到了某个深度临界值的时候，土体内外部形成的高低差异就会对地面产生直接破坏，从而导致围护墙外部的土体向深基坑内部移动，最终产生塑性隆起现象。这类塑性隆起会带来较大的塑性压力，是造成地面沉降的主要原因之一。

（2）围护墙的位移。由围护墙体的位移造成的水平方向影响，会直接导致深基坑的外部土体的应力发生变化，从而产生地层移动的现象。在进行地铁工程支护施工前，挖掘深基坑的初步阶段，围护墙就会收到挤压的应力，从而产生变形的情况。而在深基坑的后期挖掘阶段，围护墙的墙体也会产生较大的倾斜和偏移，尤其是在基坑开挖的深度到达了2m的位置，此处产生的偏移现象更为明显。围护墙的位移，会直接造成墙体的中压力区与被动压力区的土体发生偏移，从而产生坑底局部塑性区。如此，围护墙体的变形程度会不断加剧，地面沉降的现象也会日益明显，从而大大影响整个施工的质量水平和施工进度。

3 地铁工程深基坑施工质量的影响因素

3.1 支护结构系统

在地铁工程中，深坑基支护结构系统是必不可少的重要措施之一，与施工工程的安全性与稳定性密切相关。深坑基支护结构系统主要涵盖了围护墙体的刚度参数、支撑水平的高低参数、垂直向的间距大小、墙体厚度等数据，会对支护结构系统产生不利影响的因素也较多，如在地下设置的围护结构深度距离、支护结构的施工工艺、施工质量水平等。这些环节都与地层位移现象密切相关，也是影响地铁工程深基坑施工质量的关键性因素。

3.2 深基坑分阶段、分批次开挖

深基坑开挖的方式较多，尤其是对于形状为长条形的深基坑施工工程来说，在挖掘时，需要按照限定长度分段挖掘，并且在实际施工时，也需要充分、合理地运用深基坑的空间优势，做好深基坑的隆起处理，确保提升其安全性与牢固性，从而避免出现地层位移的现象。因此，深基坑分阶段、分批次开挖操作也是影响深基坑施工质量的重要因素。

3.3 深基坑内土体性能发生变化

如果深基坑内土体的性能发生变化，会对施工工程的产生一定的安全隐患。因此，为了确保深基坑施工的顺利开展，需要对深基坑的内部与外部进行加固处理，以有效提升土体的强度、刚度及承压负荷能力，最大程度减少深基坑的地层位移现象，以确保施工质量。

4 地铁工程深基坑施工监测技术的实际应用

4.1 支护桩位移的监测方法

为了切实做好地铁工程的深基坑施工，需要对支护桩的性能等方面参数进行合理的设计，以便后期实施支护桩位移监测工作，确保可以发挥最佳支护效果。支护桩位移监测的具体方法如下：

（1）在设计支护桩时，需要结合现场的实际施工情况，综合考虑各个顶部之间的距离，并且合理设计支护桩的位置和水平位移的监测点，以实现高效、合理的布局设计。

（2）选择离地铁工作深基坑一定距离的区域，安装好3个1级基准点，以实现平面三角网的功效和作用，然后借助专业的平差软件及高精度全站仪，以实现对深基坑施工的全面监测，确保深基坑支护桩施工的安全性与稳固性。

（3）对于深基坑支护结构可能发生的侧向位移的情况，需要及时监测，必要时需要配合测斜仪，采用多次、反复测量的形式实现对支护结构侧向位移的全面、高效监测，这也是确保地铁工程深基坑施工顺利开展的技术措施之一。

以杭州市一号地铁工程为例进行监测技术的简要分析。在地铁工程的深基坑施工中运用监测技术，主要是对深基坑支护结构系统进行监测，如对围护结构的深层水平位移、桩顶水平位移、支护结构应力等内容进行全方位监测。其中，对于桩顶水平位移的监测，主要是运用全站仪，实现对整体支护结构的监测，并运用水平角全圆方向观测的原理，对各个点的水平方向和角度产生的数据进行测量，然后准确计算出水平位移量，以实现对其的全面监测。此外，由于该地铁一号线周围的地理环境较为复杂，且地层厚度所产生的变化差异性也较大，因此为了确保顺利开展对深基坑的施工监测，需要选择合适的位置设置永久性测量基准点。为了确保基准点的稳固性，需要使用深埋式的形式布设，并且确保不会受到现场施工的影响。此外，在进行地铁工程深基坑挖掘时，每2h需要对现场的施工进行1次监测，确保施工的顺利开展。

4.2 周边建筑物的沉降监测方法

在进行地铁工程深基坑挖掘的过程中，为了确保周边建筑物的安全性与稳定性，需要做好对周边建筑物的沉降监测工作。

（1）选择合适的地铁工程深基坑的周边建筑物的首层承重柱，然后在上面安装监测点，并且控制好和深基坑会影响到的区域范围距离，以确保最佳的监测效果和质量。

（2）设置3个基准控制点，每个基准控制点之间的距离为160m左右，然后进行高程联测，主要运用的监测方式是电子水准仪和交桩点的测量，并且以此高程起算作为监测的数据。此外，施工方使用的电子水准仪还可以实现对道路、地下管线的监测。对于此类监测点的位置选择，需要布设在道路截面变化处、管道接头处，并且确保监测具备持续性。而对于边坡土体位移的检测，则需要配合使用测斜仪，先在施工的土体内预先埋下测斜管，然后在进行深基坑挖掘时实现动态监测。等到深基坑挖掘到一定的深度之后，监测的频率会依据变形速率进行合适的调整，以实时确保监测的准确性，为施工方提供有效的数据指导，确保施工的顺利竣工。此外，为了实现对土体的分层沉降的监测，需要在土体的深层部位埋设分层沉降标，以全面了解深基坑边坡的稳定性能，确保施工的质量与安全。当然，对于地下水位的监测也是十分重要的，主要是运用电极传感器实现对地下水位的监测。在地铁工程深基坑挖掘的过程中，每3h进行1次地下水位的监测，确保深基坑施工的安全性。同时，定期巡查各类裂缝，重点位置为支护桩、临近地表处以及建筑物的表面等，如果发现裂缝，需要马上测量，实施连续监控。

5 结束语

综上，为了确保地铁工程深基坑的施工质量，需要做好深基坑施工的监测工作，包括对支护桩位移的监测、对周边建筑物的沉降监测等，通过动态、全面的监测技术，可以实时掌握深基坑在施工过程中的情况。一旦出现了异常状况，可以及时调整，从而确保地铁工程的顺利竣工，促进我国地铁工程的高效、快速发展。