地铁车站深基坑支护结构变形规律现场监测

地铁车站深基坑支护结构变形规律现场监测

【摘要】在工业文明高度发达的今天，城市的土地使用面积大幅度减少，如何有效的利用地下空间成为了城市交通规划和建设的重要环节。上世纪80年代以来我国各大城市的地铁建设相继开展，在地铁建设过程中地铁车站的建设是关键步骤之一。本文分为四个章节，对地铁站深基坑支护结构做了实地观测，对其变形规律进行了系统的分析和总结。并提出了支护机构的变形控制措施。

【关键词】地下空间，地铁建设，深基坑

中图分类号： tv551.4 文献标识码： a 文章编号：

一、前言

在地铁建设和设计过程中，车站的设计是整个地铁建造工程的重点。明挖法结构设计是当今地铁车站施工的常用手段，在明挖法结构设计工程中占有重要比重的是基坑围护结构的设计，其造价占整个工程30%以上。如此重大的比重使得支护结构设计成为地铁车站施工的先行因素。科学合理的支护结构设计对结构和周边环境的安全起着重要的作用。但是必须认识到地铁车站深基坑支护设计与施工是岩土力学学科中比较复杂和困难的问题。由于现代化大城市在建造高层建筑和设计城市轨道交通路线的过程中，高层建筑的地下部分城市地下交通线路均需要使用较多的地下空间，从而使得地铁站基坑的深度以从以前的10米左右发展到现在的20米以上。在这样的深度条件下一旦深基坑围护结构方案的选择出现一点点失误，就可能导致重大经济损失。因此，如何保证深基坑围护结构既安全

又经济合理成为了现代地铁车站建设的首要问题。

二、地铁车站深基坑支护结构变形模式

随着基坑开挖的进行，会出现基坑地步土地的隆起、基坑挡土墙的变形以及周围地表层的的移动等状况，三者之中基坑周围地层的移动是基坑变形控制的首要问题。支护结构的破坏变形模式从分类上来看主要分为以下几种方式：深埋式变形模式，深埋式维护结构的变形基本都是上端弯曲下端反向弯曲的形式；拱桥型变形模式，基底以下有明显的弯点，反弯点较为少见。倾斜型变形模式，变形曲线呈前倾,大多数墙端会出现移向坑外的情景。

围护结构入土深度的不同是产生以上几种变形模式的根本原因。围护结构的入土深度在施工过程中是十分重要的，施工人员需要在保证维护结构的稳定性的同时防止基坑底部的土地因受力原因产生隆起。然而在地铁车站的施工过程中减少维护结构的入土深度直接关系到工程的施工成本。一味的强调增加维护结构的入土深度，但是入土深度过小又会造成基底土体的不稳定,对工程的安全性产生直接的影响。所以承包商需要进行计算合理的墙体入土深度，不仅经济合理又可以最大方面的保护基坑的稳定性。

三、地铁车站深基坑支护结构变形规律的现场检测

基坑工程监测在施工进行和完成之后对该工程的质量进行实施检测的一种手段其目的是为了保证地基的安全。具体方式是用科学仪器、设备等对维护结构，土地、道路等周边环境的移位、裂缝、升降、应力以及地下水位的变化，水压的变化进行测量。及时捕捉

信息的变化可以为计算和修正岩土力学参数提供数据支持，同时可以预测下一段工程能出现的新动态。对后续的开挖方案与开挖步骤提出建议并及时修改，将施工过程中可能出现的险情降低到最低，把问题抑制在萌芽状态，以确保工程安全。

而在地铁车站深基建设的过程中，做好对深基支护结构的监测，才能确保工程顺利进行。时效性、高精度、等精度是深基坑结构检测过程中最为显著的三个特点。20 世纪 90 年代以来，基坑监测方法有了很大提高，基坑工程监测技术得到了很大的进步和发展。多样化的监测手段，多层次化的监测项目，为基坑施工提供了更大的安全保障。在对西安地铁某车站深基坑围护和变形的现场监测方案中,本人采用工程力学的分析方法对基坑变形规律进行了现场监测研究,把分析的重点放在了基坑钢支撑轴力变化规律上。基坑的开挖过程中，根据一般的变化规律锚索的拉力应该逐渐增大，在使用了钢支撑以后，锚索拉力增大趋势应该逐步减缓。而从锚索拉力变化趋势可以看出，锚索所受拉力经历不同趋势的变化，基坑开挖初期变形速率较大, 随开挖深度增加, 速率逐渐减小, 到达某一深度基坑变形不再发展, 基坑趋于稳定。桩体位移完整地反映支护桩的变形, 也是支护结构安全状况的重要指标。对于锚杆和围护桩的基坑支护体系作用的情况, 支护桩变形最大最危险的部位在桩顶处，因而对桩顶的措施保证是非常必要的，想要延长支护桩的使用寿命就必须对桩顶进行合理的设计。

通过以上分析可以明白：在地铁车站基坑施工过程中，钢支撑的

轴力的变化并不是单一的它具有反复变化的现象，该现象产生的原因主要归结于施工情况和气温的变化，为了保证监测过程中所受的外界影响较小，应保持在每天的同一时间进行测试。在监测的同时需要综合考虑外界因素可能产生的影响。在保持桩体稳定性方面应该做到当基坑里面的土层清楚后立刻选用合理的锁定方法以减小预应力的损失、改善围护桩的受力条件，减小桩体的位移、及时架设钢支撑并施加合理的预应力。把监测的重点集中在下层支撑拆除的过程中，因为下层钢支撑的拆除对上层支撑轴力影响较大。这些都是监测过程中需要考虑的问题。做好监测才可以对施工的整体效果有全面的了解，才可以对之后的设计方案进行优化。

四、控制深基坑维护结构变形的措施

如何采取措施减小墙体变形和地表沉降控制深基坑变形的关键。增加地连墙的刚度是其中采用较多的一种手段，这并不是说刚度越大就一定越好，地连墙刚度的取值应该位于某个合适的取值范围，该范围的取值应该做到可以减缓墙体变形增加墙身弯矩。减小围护结构的位移也是控制其变形的一种有效地方式，增加支撑刚度就可以做到，但是同地连墙刚度的增加的幅度一样，支撑刚度的增加范围也需要适当控制。原因在于支撑刚度增加时，随之明显增大的是维护墙的弯矩。如果对基坑变形要求非常严格，在使用增加合适的支撑刚度来减小变形时，施工人员需要考虑到围护墙的抗弯能力。另一种减小围护结构变形的有效办法是增加内支撑预应力，采用这种方法的后果是同时也增加了围护墙上的土压力和结构内力，因此

只要施用能有效的控制基坑位移支撑预应力即可。

采用现代化的信息收集手段是当代地铁车站施工过程中实时监控和控制深基坑维护结构变形的有效措施。施工人员使用电子计算机对深基坑土地压力、钢支撑能力、土地的位移等等数据进行及时的采样分析，了解施工过程中深基坑地表结构和受力程度发生的各项变化。将收集到的信息及时反馈给施工人员进行加工和分析，使得他们可以科学合理的设计维护机构，调整地连墙的刚度，支撑刚度，控制内支撑预应力等等参数，使得工程可以在最大限度的节约施工成本的基础上安全高质量的完成。

五、结束语

地铁工程建设是我国交通运输业中重要的环节之一，直接关系到我国交通网络的完善和运行的安全，地铁的工程施工过程中，地铁车站的的建设是一项专业性的工作，也是一个比较复杂的工序，但同时也是整个地铁建设过程中最为关键的工序。对整个地铁运行的安全性和稳定性，有着极其深刻的影响。因此，地铁车站深基坑建设过程中需要确保精确度和安全性，才可以保证整个工程的稳定和质量。促进我国铁路工程行业的健康发展。了解和掌握地铁车站深基坑支护结构变形规律有助于地铁深基施工过程的顺利进行，为整个地铁的建设打下良好的基础。

参考文献：

[1] 刘建航, 侯学渊基坑工程手册[m]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1997