地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體水平位移監(jiān)測報警的分析

劉春陽

長沙持爾巖土工程技術(shù)有限公司，湖南長沙 410000

對墻體水平位移監(jiān)測報警進(jìn)行分析是保證地鐵車站修建項(xiàng)目順利進(jìn)行的重要方法，尤其是對于地鐵車站這種需要動態(tài)施工的項(xiàng)目，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測的同時還需要工作人員對施工環(huán)境進(jìn)行全面的了解。例如，在地鐵建設(shè)的路線中，會存在耕地等，如何在保存耕地的同時不影響底提人車站修建的進(jìn)度。雖然地鐵車站大多數(shù)是城市經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)，中國地形比較復(fù)雜，許多城市的周圍仍然存在有一些低山丘陵，在項(xiàng)目的施工中對環(huán)境的處理直接影響項(xiàng)目完成效果。地鐵車站的修建最常使用的就是明挖順作的方法，地下每個地層的形成都是不相同的，有的土層會比較疏松，有的會比較堅硬，不同的土層承受地面的壓力也都是不同的。明挖的意思是會在地鐵車站的表面將其挖開，先在露天的環(huán)境下進(jìn)行部分作業(yè)，露天作業(yè)的難度小于地下作業(yè)。

1 對地鐵車站修建工程的項(xiàng)目分析

項(xiàng)目施工前期會進(jìn)行圖紙設(shè)計，以某地鐵車站為例，對地鐵圖紙的設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)的了解。有的地鐵車站是兩層的島式車站，整個車站的外面部分尺寸為145m×15m，基坑圍護(hù)的深度為16.5m，寬度為23m。在車站的主要基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，項(xiàng)目施工人員使用厚度為750mm的地下連續(xù)墻，整個車站的支撐方式使用鋼支撐，支撐數(shù)量一共設(shè)置4次。車站施工的挖掘次數(shù)一共有4次，每次挖掘的深度都不一樣，在第一層時挖掘的深度大致是6m，每一層挖掘的深度都在不斷的縮小，第二層挖掘和第三層第四層的深度分別是3.4、3、2.5m。車站進(jìn)行圍護(hù)施工的時間周期大致需要兩個月的時間，當(dāng)圍護(hù)施工全部完成后，會有半個月的時間對冠梁砼支撐進(jìn)行施工。地鐵施工會破壞地下的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部基坑會出現(xiàn)滲水的現(xiàn)象，當(dāng)支撐施工完成后，需要對基坑內(nèi)水進(jìn)行抽取，抽水的時間周期為20d左右。

在對車站基坑墻體的水平位移監(jiān)測時，會有三種預(yù)警的情況，包括黃色預(yù)警、橙色預(yù)警、紅色預(yù)警，三種層次的預(yù)警代表著不同的程度。當(dāng)數(shù)值在15～17mm的范圍時，水平位移監(jiān)測的變化速率在2.6mm，通常被歸為是黃色監(jiān)測預(yù)警。當(dāng)數(shù)值在18～21mm的范圍時，水平位移監(jiān)測的速率會達(dá)到2.7mm，這個范圍內(nèi)的監(jiān)測情況被歸為橙色監(jiān)測預(yù)警。當(dāng)數(shù)值在24～30mm時，變化的速率達(dá)到5mm，地鐵車站水平位移監(jiān)測預(yù)警的等級會從橙色變?yōu)榧t色。與其他地鐵車站的工程相比較，在第一層進(jìn)行開挖的時候直線的距離應(yīng)該控制在7m的范圍內(nèi)，這樣有利于在挖掘基坑的時候不容易導(dǎo)致變形。垂直的直線距離直接影響著基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體的位移。如果在墻體厚度已經(jīng)確定的情況下，對其支撐增加密度能夠?qū)w的位移進(jìn)行控制。在對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體水平位移監(jiān)測報警中，地方政府會頒發(fā)一系列文件，這些對每個土層的基坑數(shù)值要求都不一樣，對一二級的基坑控制在35mm和50mm，實(shí)際上地鐵車站的基坑都控制在20mm。

2 水平位移監(jiān)測報警的原因分析

基坑出現(xiàn)變形主要是因?yàn)橹伟l(fā)生變化，如果基坑的控制指標(biāo)發(fā)生變化，數(shù)值在不斷的縮小，那么，在車站的施工中對基坑變形的控制難度會增大，再加上本身地質(zhì)條件較差，加重對基坑出現(xiàn)變形的控制。垂直距離對基坑出現(xiàn)變形的影響是最為明顯的，剛度的各項(xiàng)參數(shù)和支撐之間的距離關(guān)系應(yīng)該是成反比的，在墻體厚度確定的情況下，對第一層的支撐挖掘深度進(jìn)行降低，或者是降低第二層支撐的深度，能夠有效地降低墻體水平位移的情況。在具體的施工中，施工工人可以參照 《深基坑工程設(shè)計施工手冊》 。鋼支撐和墻體之間的承受力物體選擇是非常重要的，選擇鋼圍檁作為中支撐物和直接使用焊接的支撐方式效果大不相同。因?yàn)殇搰鷻_有能夠控制支護(hù)出現(xiàn)變形的作用，緩解墻體的水平位移。但是，車站的墻體是非常復(fù)雜的，有的墻體不平坦，存在較多的雜質(zhì)，會影響鋼圍檁的傳力。所以，在選擇鋼圍檁作為傳力介質(zhì)時，需要對墻體進(jìn)行處理，保證墻體的平滑性，這樣才能充分發(fā)揮鋼圍檁的作用，有效控制墻體的變形。

設(shè)計人員在進(jìn)行荷載設(shè)計時，雖然全面的考慮到了各種情況，但是在實(shí)際的施工中，和設(shè)計的荷載仍然存在一定的差別。在施工中用到的土方車會對整個路面帶來31kN/m2的荷載量，挖掘機(jī)造成的荷載量為40kN/m2，而我們在實(shí)際的設(shè)計中荷載量為22kN/m2，較大誤差的荷載量容易造成監(jiān)測速率的影響。在對車站施工進(jìn)行挖掘時，會安裝鋼支撐，在一定的時間內(nèi)鋼支撐是真實(shí)存在的。當(dāng)井一端的側(cè)面被挖掘出來后，在鋼圍檁的下面部分安裝牛腿，安裝時間需要2h，再加上焊接等項(xiàng)目，安裝完成大概需要10h左右。安裝的過程中，基坑是長期暴露在外面，空氣等物質(zhì)會影響墻體出現(xiàn)變形。越往深的地方挖掘，墻體質(zhì)量會暴露的更加明顯，墻體會變的更加不平整。施工的工人為了保證鋼圍檁的效果，會花費(fèi)一定的時間對墻體進(jìn)行處理，讓墻體變的平滑。這也會增加墻體在外暴露的時間，一定程度上會增加墻體出現(xiàn)變形。在地鐵車站的修建中，有的項(xiàng)目會使用新的系統(tǒng) （自動軸力系統(tǒng)），當(dāng)超過設(shè)置好的軸力8%后，自動軸力系統(tǒng)會自動進(jìn)行泄壓。在實(shí)際的應(yīng)用中，如果軸力增加墻體的基坑內(nèi)側(cè)會自動進(jìn)行收斂，自動軸力系統(tǒng)又會自動對其泄壓。所以不能有效地控制墻體出現(xiàn)變形的情況，這種時候會在局部地區(qū)出現(xiàn)黃色預(yù)警，所以，應(yīng)該對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)?shù)貐^(qū)范圍內(nèi)的溫度發(fā)生變化時，會造成軸力的變化。溫度的上升會讓支撐產(chǎn)生膨脹，墻體兩側(cè)受到溫度的作用，支撐的軸力也會升高。如果在冬季溫度下降時，支撐會進(jìn)行收縮對墻體土壤的作用也會減少，支撐的軸力也會相應(yīng)的降低。在對基坑內(nèi)部出現(xiàn)變形進(jìn)行觀察時，我們可以發(fā)現(xiàn)在溫度相對較低的時候，支撐會進(jìn)行收縮，墻體會向內(nèi)部發(fā)生移動。在三伏天的時候，溫度持續(xù)高溫導(dǎo)致基坑內(nèi)部發(fā)生膨脹出現(xiàn)變形，系統(tǒng)就會發(fā)生報警。

3 如何防止基坑圍護(hù)墻體出現(xiàn)變形。

地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體出現(xiàn)位移和變形主要是因?yàn)橹蔚牧Χ群洼S力不夠?；訉?shí)際施工的荷載量和設(shè)計的荷載量差別比較大。在施工期間增加鋼支撐的數(shù)量能夠有效地減輕路面的荷載量，縮小設(shè)計荷載量和施工荷載量的差距。在使用自動軸力系統(tǒng)時，對土層進(jìn)行挖掘時，尤其是在北面的土層挖掘中，會增加墻體發(fā)生位移的速率。在計鋼板進(jìn)行施壓后會導(dǎo)致墻體出現(xiàn)變形，會帶來一定的應(yīng)力損失。如果在整個基坑的設(shè)計中，使用24套軸力補(bǔ)償系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效的對支撐軸力進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，工作人員可以通過數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的預(yù)防措施，降低墻體出現(xiàn)變形的速率。將軸力補(bǔ)償系統(tǒng)置入道自動軸力系統(tǒng)中，不僅解決了原有系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，增強(qiáng)了整個系統(tǒng)的實(shí)效性。在施工開始挖掘一直到基底的時間段中，工作人員應(yīng)該對墊層進(jìn)行澆筑，增強(qiáng)墊層的承受力。在保證地鐵車站項(xiàng)目的質(zhì)量和施工周期的前提下，提升鋼筋綁扎的速度，將鋼筋綁扎的速度控制在一周內(nèi)，如果能夠在短時間內(nèi)做好墊層的澆筑工作，減少基坑圍護(hù)的暴露時間，有效的將墻體變形控制在一定的范圍內(nèi)。對基坑內(nèi)部的污水進(jìn)行排除，保證基坑內(nèi)部空間環(huán)境的濕度。在不斷優(yōu)化施工方法的同時，地鐵修建團(tuán)隊(duì)要時刻關(guān)注修建的輔助工具，了解國內(nèi)外最新的施工技術(shù)和機(jī)械設(shè)備。結(jié)合我國的實(shí)際情況，對新型的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行研究，在保證質(zhì)量的前提下，能夠提前完成項(xiàng)目。不僅能有效地保證墻體不出現(xiàn)變形，還能減少鐵路企業(yè)的資金投入，使地鐵車站盡快的投入到使用中，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

在地鐵車站的修建中，造成基坑圍護(hù)墻體出現(xiàn)位移的原因主要有設(shè)計荷載量和實(shí)際施工荷載量不一致，基坑內(nèi)墻體出現(xiàn)包塊影響鋼圍檁的實(shí)際效果，在進(jìn)行支撐體系設(shè)計時，設(shè)計的間距太大造成基坑出現(xiàn)變形，自動補(bǔ)償系統(tǒng)的缺點(diǎn)，容易引起系統(tǒng)監(jiān)測報警情況的發(fā)生，施工的時間長導(dǎo)致基坑充分暴露，造成變形。針對出現(xiàn)變形的原因?qū)ζ溥M(jìn)行控制，能夠有效地防止監(jiān)測報警情況的發(fā)生。在后期的地鐵車站修建，要注重科技和技術(shù)相結(jié)合，提升地鐵車站的施工效率。

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