地铁深基坑监测变形控制及对周边环境影响

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2020年第5期

地铁深基坑监测变形控制及对周边环境影响

吴必强

（中国水利水电第三工程局有限公司，陕西󰀃西安󰀃710043）

摘 要：随着城市的快速发展，地铁站也在不断普及，并且地铁站在建设发展的过程中，由原来的郊区位置逐渐向繁华地段进行发展建设。也因此在地铁的建设过程中，深基坑的施工工作受到越来越多人的重视和关注。在实际的深基坑施工过程中，如果没有严格按照施工操作进行施工，很容易使周围地表出现大面积的沉降问题，也可能导致周边建筑物产生裂缝等现象。基于此，文章通过对地铁深基坑监测变形控制及对周边环境的影响进行分析研究，并且提出一定解决意见，为地铁深基坑的施工发展提供一定参考。

关键词：地铁；深基坑；监测变形控制；周边环境；影响中图分类号：U231+.3󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃我国社会经济的快速发展使得城市建设进程不断加快，许多建筑物拔地而起，然而快速发展的城市和日益拥堵的交通的矛盾，是城市化建设过程中非常重要的问题。因此在公路桥梁快速架设的今天，人们开始更加关注地铁交通的建设。地铁车站一般会建设在繁华的路段，由于周边建筑物和道路较多，因此对于地铁站的施工质量就有着非常高的要求，不仅要满足地铁站的交通需求，更要在不影响其他建筑物的前提下完成施工。在地铁站施工的过程中，深基坑的工程是非常重要的施工内容，由于在基坑开挖的过程中坑的深度和面积非常大，如果施工不当很容易影响到周围建筑物的正常使用。因此，文章通过对地铁深基坑监测变形控制及对周边环境的影响进行分析研究，对于地铁站的建设和发展来说具有非常重要的意义。

1 地铁深基坑开挖的方法

在目前的城市轨道基坑开挖的过程中，主要有三种开挖方式，分别是明挖法、暗挖法和盖挖法。对于地铁深基坑来说，在开挖的过程中一般采用的是明挖法或者是明挖法和盖挖法相结合的施工方法。在深基坑开挖的过程中，利用明挖法施工简单快捷，但是在开挖的过程中土方量非常大，对城市的清洁工作带来了极大的压力，并且会对周围建筑物产生一定影响，如图1所示。而利用盖挖法对周围建筑物产生的影响较小，但是在施工过程中难度较大并且费用较高。

图1 深基坑开挖方案

2 导致基坑开挖变形的原因

基坑开挖变形主要是由于开挖面的卸力过程导致原有的应力平衡状态被破坏，为了重新塑造应力平衡而使得所开挖的土方发生了不同程度的位移。在实际的开挖过程中，主要会产生的问题有以下几种。

（1）坑底的隆起。造成该问题的原因有两种，一种是在开挖的过程中竖向地应力平衡被打破，土地为了

作者简介：吴必强(1986—），男，本科，测绘工程师，研究方向：工程测量。

󰀃󰀃文章编号：2096-2789（2020）05-0259-02

保证原有的平衡，所以底部隆起；另一种是在开挖的过程中，两侧产生了压力的差值，对底部的土地产生挤压，最终导致底部隆起。

（2）支护结构变形。支护结构变形，也分为两种，一种是竖直方向的变形，一种是水平方向的变形。由于在实际的施工过程中竖直方向的变形程度很小，对整体工程不会产生较大的影响，因此不对该问题进行深入的研究。而造成水平方向变形的原因主要有四种，分别是悬臂式变形、踢脚式变形、内凸式变形以及复合式变形。在实际的施工过程中，支护桩的入土深度，有无内支撑以及内支撑的刚度大小决定了支护水平方向变形的形式。因此在实际的施工过程中，需要选择合适的入土深度，根据实际工程进行分析，判断是否需要进行内支撑，判断内支撑的刚度大小，这样才能够提高支护工作的质量，才能够保障深基坑开挖施工的进行。

（3）对于深基坑的施工来说，在开挖的过程中，由于对原始的土层进行了大面积和大工程量的破坏，使得原始土层的平衡被打破，在维护墙的两侧产生了不同程度的应力。在施工后土层需要重塑应力平衡，因此就会导致土层向墙外进行水平上的位移，而土层为了弥补水平位移所产生的缝隙就会发生地表的沉降。在目前的施工过程中，地表沉降的形式主要有两种，一种是抛物线分布的地表沉降，这种地表沉降类型主要是在一些深度不深，但是发挥着非常重要的基坑内产生。这些基坑在施工过程中对于周围的围护结构要求非常高，因此支护结构进入土层的深度也较深，所以在施工后维护顶部和底部的位移较小，所以就就会形成类似于抛物线的地表类沉降。另一种是三角形分布形式的地表沉降，这种地表沉降主要是在一些深度较浅安全性较小的基坑中产生，这是由于安全性较小，所以支护结构不会过深，因此在移除支护结构时导致水平位移较大，所以就形成了三角形分布的地表沉降。

3 利用支护结构解决基坑变形

在基坑开挖的过程中，支护结构主要分为以下几种类型。

（1）放坡支护型结构。这种类型结构是在基坑开挖到一定深度后，为了保证基坑的稳定性，防止发生塌方的事故，需要在两侧放置一定的边坡。这种基坑支护方式在实际的操作中操作简单，但是在施工过程中会产生大量的土方，耗费的施工时间和人力较多。

（2）钢板桩支护形式。这种支护形式一般用于基

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坑深度超过5m的深基坑，是一种连续支护的形式。通过打桩机或者是挖桩基打下定位桩，然后每个桩与定位装一反一正的扣合，不断地深入地下，对基坑起到支护、保护的作用。该结构的优势是钢板的强度较大，能够很轻松地打进土层中，并且有非常良好的防水性能。

除以上两种支护方式之外，在实际的基坑开挖过程中，还有土钉墙、锚杆支护、灌注桩排桩支护、内支撑支护、地下连续墙结构这几种支护方式。在实际的基坑开挖过程中，应当针对工程的具体情况进行具体的分析，选择合适的支护方式来进行基坑的支护，这样才能够提高基坑开挖工程的质量，才能够促进后续工程的稳定进行。

4 支护结构被破坏的两种模式

对于内支撑结构破坏模式主要分为两种，第一种是钢筋混凝土支撑破坏模式。在基坑开挖的过程中，钢筋混凝土是第一道支撑内容，并且通过这一部分支撑内容在实际的开发过程中，可以进行先支撑后开挖的工程施工。通过钢筋混凝土支护结构能够对基坑开挖的顶装和墙顶提供非常良好的支撑，但是在实际的使用过程中，这种支撑方式的造价非常昂贵，而且在施工后其对支撑内容进行拆除也十分的麻烦。因此，在目前的施工过程中，许多单位不会重视该支撑内容的建设，并且在利用该支撑内容进行施工时，也会出现偷工减料的现象发生。

对于该支撑内容的破坏形式来说，主要是由于该支撑的强度不够，在实际的施工过程中支撑顶部出现断裂的情况，使整体的稳定性被破坏，从而失去了支撑的作用。这种情况的发生也可能是由于在计算过程中出现了失误或者是在实际的混凝土支撑建设过程中出现了偷工减料的现象而造成的。

另一种支撑破坏式钢管支撑被破坏。在实际的施工过程中，钢管制成又被称作钢支撑，在施工过程中操作十分简单，并且工程造价较低，常用作中间和底部的支撑。由于这一原因，在实际的施工过程中也很难做到先支撑后开挖的施工。一般会在工程进行到一定程度，不影响到整体施工后再进行钢支撑的内容。

在实际的生活中，钢支撑被破坏主要是由于基坑挖的深度过深，或者是基坑在没有支撑结构的情况下长时间暴露在空气中，导致整体的稳定性下降，也可能是结构支撑隆起导致钢支撑的稳定性被破坏造成的。

5 建筑物变形对支护结构带来的影响

在实际的施工过程中，基坑开挖会对地表造成一定程度的沉降，如果建筑物处于该部分的地表沉降，就会使则建筑物内部产生不同的应力，这些应力会对建筑物产生一定的损伤。严重的可能会使建筑物产生裂缝，或者是影响到建筑物的结构，对于人生命财产安全会产生巨大的威胁。

在基坑开挖的过程中，主要会产生两种地表破坏的形式。第一种是地表倾斜破坏形式。这种破坏形式是指在开挖的过程中，这种破坏形式会对建筑物的主体结构产生影响，使建筑物产生不同程度的倾斜。但是建筑物产生倾斜后，整体内部会产生不同程度的应力，当应力超过建筑物所承受的范围之内，就会使建筑物产生不同程度的裂缝和损伤，从而影响到建筑物的稳定性。一般情况下这种问题不会影响到建筑物的安全使用，一旦产生较大影响，需要及时的对建筑物进行加固处理。第二

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种是地表凹凸破坏型。这种凹凸破坏形式指由于基坑的开挖使地表沉降与凹槽处产生了架空或者是悬空式建筑物的整体收力稳定性发生变化。地表凹陷的破坏使得建筑物中间部分的沉降程度比两边沉降程度大的多，建筑物中间被架空，整体受力部分在两侧，这时两侧就会出现正八字裂缝。而地面上凸的破坏会使得建筑物两侧被架空。建筑物两侧会出现倒八字形的裂缝。

6 深基坑变形的控制措施

为了减小基坑施工对建筑物所带来的影响，应当注意以下几点内容。

（1）在施工前根据工程的特点以及周边环境水文等条件内容进行具体的分析研究，选择适合该工程的支护方式和开挖方式进行施工。

（2）另外对施工的支护结构进行安全性检验，在不影响工程造价的同时提高支护结构的安全稳定性和强度，这样才能够保障整体施工的稳定进行，提高施工质量。

（3）在施工的过程中，要做到开槽就支撑、先支撑后开挖、分层进行开挖、严禁超挖的现象发生。

（4）在开挖过程中要架设钢支撑，并且钢支撑的架设时间要及时。

（5）对维护墙围护桩等支护结构的入土深度进行严格的控制，尽量避免对底部的影响。

（6）对工序和工期进行合理的安排和规划。

7 结束语

综上所述，对于地铁深基坑的施工来说，该工程的工程内容十分复杂，所涉及到的施工技术也非常繁琐，并且岩土工程问题和其他学科的问题还有较大的区别。这是由于岩土工程所涉及到的施工材料，并不是理论意义上的弹塑性材料，在进行模拟工程建设的过程中也反映不出真实主体的施工情况，随着科学技术的不断发展，模拟工程技术日益成熟，也就能进一步的反应出该工程的实际内容。另外通过模拟工程的建设也能够明显的发现在实际的施工过程中，深基坑的施工会对周围的建筑物产生较大的影响，因此施工单位需要严格监督该施工内容的进行，保障深基坑的施工质量，为地铁建设的发展打下良好的基础。

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