某地鐵車站深基坑施工地表沉降監(jiān)測分析

周志強

(1.西安科技大學(xué)測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,陜西西安 710054;2.中鐵隧道勘測設(shè)計院有限公司,天津 300133)

某地鐵車站深基坑施工地表沉降監(jiān)測分析

周志強1,2

(1.西安科技大學(xué)測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,陜西西安 710054;2.中鐵隧道勘測設(shè)計院有限公司,天津 300133)

近年來,隨著我國鐵道建設(shè)技術(shù)的不斷發(fā)展,各個城市之間逐漸建成了鐵道運輸網(wǎng)絡(luò)。而且在城市之中也慢慢的建成了地鐵運輸網(wǎng),在此建設(shè)過程中由于地址原因,在施工過程中面對各種的地基影響需要對地鐵車站的深基坑施工的沉降情況進行監(jiān)測研究,為確保施工的安全提供有效的保障。本文主要針對某個鐵路車站的深基坑施工過程中的沉降監(jiān)測問題進行探索,為確保地鐵的安全運行提供保障。

地鐵 深基坑 表面沉降 監(jiān)測

地鐵逐漸為我們?nèi)粘Ｉ钐峁┝吮憬莸倪\行方式，尤其是近年來快速的生活方式使得我們在對地鐵深基坑處理的時候采取何種監(jiān)測手段將會決定其監(jiān)測的準(zhǔn)確性。本文選取某項地鐵的深基坑進行監(jiān)測研究，為探測深基坑地表沉降監(jiān)測分析提供指導(dǎo)，實現(xiàn)對其進行監(jiān)測準(zhǔn)確性分析，切實有效的為實現(xiàn)深基坑處進行監(jiān)測提供有力的幫助。在地鐵深基坑施工過程中需要對周圍的防護體系以及地表的變形情況進行實時監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果采取相應(yīng)的措施，以防止地鐵深基坑工程施工過程中出現(xiàn)地表位移情況。地鐵的安全監(jiān)測有益于我們整個城市運輸網(wǎng)絡(luò)的安全建設(shè)，為建設(shè)社會主義快速的交通運輸體制貢獻力量。

1 深基坑施工研究現(xiàn)狀

圖1

近年來，隨著工程建設(shè)施工的不斷發(fā)展，我國對于深基坑的施工工作得到了快速的發(fā)展，但是目前的技術(shù)水平仍然停留在人工施工階段之上。雖然不時的采用先進的科學(xué)技術(shù)進行監(jiān)測、測定，但是還未形成一個統(tǒng)一的監(jiān)測體系，完善的監(jiān)測方案。人工監(jiān)測通常是經(jīng)過一定得頻率對深基坑工程進行現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)采集，然后在進行數(shù)據(jù)處理，同時采用電子報告和紙質(zhì)報告。對于深基坑工作的數(shù)據(jù)采集是一項非常龐大的工程，因此對于深基坑工程進行數(shù)據(jù)采集以及信息儲存非常重要。尤其是近年來監(jiān)測市場中經(jīng)常會出現(xiàn)一些編造數(shù)據(jù)、謊報結(jié)果的問題，難以實現(xiàn)實時指導(dǎo)整個深基坑工作的安全施工[1]。

隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的企業(yè)或者監(jiān)測單位正在努力的嘗試自動化監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及數(shù)據(jù)查詢平臺等。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動化監(jiān)測，并且在一定程度上還是先了數(shù)據(jù)自動收集，遠程傳輸以及遠程監(jiān)控等。由于近年來的信息技術(shù)，應(yīng)用編程語言搭建起深基坑的監(jiān)測平臺，并且集成了多種數(shù)據(jù)傳感器和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，不斷利用信息技術(shù)建立起一個完善的監(jiān)測系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、分析以及監(jiān)測顯示等功能[2]。

2 深基坑施工概況分析

2.1 地鐵站的工程概況

某地鐵站總體結(jié)構(gòu)為地下二層島式結(jié)構(gòu)，車站為東西方布置，東向西順坡的坡率約為0.2%，站臺位于地面標(biāo)高的絕對高程399.30m處，有效的站臺中心里程位于底板底面絕對高程382.11m。對車站外表尺寸設(shè)計長度約為211.0m，高度為13.60m，標(biāo)準(zhǔn)段的寬度為19.50m，對車站的底板埋深設(shè)計深度為17.20m，車站的頂板最大埋深設(shè)計為4.00m，頂板面的覆土厚度約為3.6m。該地鐵站是一個明挖式的地鐵站，無論是車站的站臺、站廳還是車站的出入口都是明挖式施工，只有一小部分工程采用的是暗挖方式。

2.2 地鐵站的地層條件

該地鐵站的特征主要有以下幾個方面：一是人工雜填土層，該層的厚度約為2.00m～3.40m，層底高程約為395.33m～396.03m;二是人工索填土層，該層的厚度約為0.30m～3.60m，層底高程約為394.22m～398.55m，層底的深度為0.3m～4.5m;三是新黃土濕陷層，該層具有濕陷性，厚度為1.30m～6.30m，層底高程約為390.66m～393.23m，層底深度約為5.30m～7.30m;四是新黃土飽和層，該層的厚度約為4.60m～6.70m，層底高程為386.23m～387.60m，深度約為0.80m～12.40m;五是古土壤層，該層厚度約為2.20m～3.60m，層底高程約為383.27m～385.12m，層底深度約為13.00m～15.30m;六是粉質(zhì)粘土層，該層的層底深度約為25.30m～28.50m，層底高層約為383.55m～373.35m;七是粉土層，該層的厚度約為0.20m～4.50m，埋深最淺處的深度為4.00m，標(biāo)高約為384.73m;八是細(xì)砂層，該層的層厚約為0.50m～4.30m，埋深最淺處的深度為15.30m，標(biāo)高約為383.80m，九是中砂層，該層的層厚約為0.50m～5.30m，埋深最淺處的深度為14.90m，標(biāo)高約為384.55m;十是粗砂層，該層的層厚約為0.60m～2.90m，埋深最淺處的深度為157.40m，標(biāo)高約為381.94m;十一是粉質(zhì)粘土層，該層沒有完全揭穿，最大揭穿度為5.40m，地下潛水位高程約為389.92m～391.80m，埋深約6.70m～8.80m[4]。

2.3 車站的鋼支撐與圍護結(jié)構(gòu)

車站的基坑圍護樁在南北兩側(cè)采用的是φ1200@1600鉆孔樁錨索，其余地方采用的是φ1000@1300的鉆孔樁和鋼管結(jié)合的支撐形式;圍護樁主要采用的是C30混凝土澆筑樁，具體規(guī)格為A、B型樁φ1000@1400，G型樁φ1200@1600，余型樁φ1000@1300。基坑的側(cè)壁采用100厚掛鋼筋網(wǎng)噴射砼，F(xiàn)型樁嵌入深度9m，其余類型的樁深度為7m。

2.4 車站檢測點的布置

為了保證車站的基坑順利施工并保證基坑周圍建筑物、地下管線的安全，在基坑的周圍設(shè)置了4排監(jiān)測點，用于日常的監(jiān)測工作。在基坑的南北側(cè)各設(shè)置兩排，北側(cè)靠近基坑點的監(jiān)測為A1，遠離基坑點的為A2，在南側(cè)靠近基坑點的監(jiān)測為B1，遠離基坑點的為B2，每排監(jiān)測點又分為14個監(jiān)測小點，如圖1所示。

3 檢測數(shù)據(jù)的分析

對某車站的基坑周圍地表進行沉降分析，以下為某車站的監(jiān)測時間，6月～12月。南側(cè)第一排監(jiān)測點和北側(cè)第一排監(jiān)測點對稱，第二排監(jiān)測點也為對稱的。通過長達半年時間的監(jiān)測，南側(cè)第一排沉降位移最大的是下沉8.8mm，記為-8.8mm，最大隆起為3.4mm，記為3.4mm，最大的傾斜率為0.093%，基坑的縱向沿線的中部發(fā)生了最大不均勻的沉降，如圖2所示。

圖2

基坑南側(cè)的第二排監(jiān)測點監(jiān)測的最大沉降為-10.2mm，位置在基坑的起始端，最大的隆起是2.55mm，在基坑的終端位置，最大傾斜率0.0448%，如圖3所示。

圖3

基坑北側(cè)的第一排監(jiān)測點的最大隆起是1.94mm，位置在監(jiān)測點的A10-1，而最大的沉降在監(jiān)測點A3-1處，為-15.4mm，最大傾斜率是0.2128%，如圖4所示。

圖4

基坑北側(cè)第二排監(jiān)測點監(jiān)測的數(shù)據(jù)如下，在A10-2監(jiān)測點出有最大的沉降，為-12.6mm，在監(jiān)測點A9-2處有最大的隆起，為1.9mm，最大的傾斜率是0.1501%，如圖5所示。

圖5

經(jīng)過監(jiān)測對比，和基坑第一排監(jiān)測點的沉降量相比，第二排監(jiān)測點的隆起量相對較小，而積淀的沉降量相對較大。從監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，呈現(xiàn)的是越靠近基坑連續(xù)墻的隆起程度越明顯，而沉降量也越小，監(jiān)測到的最大的沉降量和基坑都相距了一定的距離[5]。

隨著基坑挖掘工程進度的深入以及加撐施工工程的開展，地面沉降量會出現(xiàn)一定的波動，但是整體上還是呈現(xiàn)出了一定的規(guī)律，如在基坑尚未挖掘時沒有出現(xiàn)沉降的情況，隨著基坑工程開挖，慢慢出現(xiàn)沉降的情況，隨后又由于支撐工程的進行，為其提供了一定的橫向軸力，使得沉降量減小，甚至有的地方還由于支撐工程的存在而出現(xiàn)一定的隆起，在基坑開挖的后期，地表的沉降量逐漸趨于穩(wěn)定。

通過監(jiān)測點的總體觀測，基坑南北兩側(cè)的地面累計沉降曲線是不對稱的，累積量曲線也有所不同，但是基本趨勢都比較一致，也呈現(xiàn)出了一定的規(guī)律性，如南側(cè)最大的沉降量出現(xiàn)在基坑的中部，北側(cè)最大的沉降量出現(xiàn)在中部偏西的位置。南北兩側(cè)的傾斜率差別比較大，導(dǎo)致的沉降量也有所不同，南側(cè)的傾斜率為0.093%，最大的沉降量是-10.2mm，北側(cè)的傾斜率是0.213%，最大的沉降量是-15.4mm。

從本次選取的研究案例來看，地鐵的深基坑南北走向的地面出現(xiàn)累積曲線呈現(xiàn)出不對稱態(tài)勢。雖然南北的深基坑走向曲線不對稱，但是卻依然走向平緩基本一致，就最大的南側(cè)沉降段來看，其最深的位置在深基坑的中部，而北側(cè)的深基坑的沉降卻偏西位置，且其傾斜度很大[6]。據(jù)數(shù)據(jù)計算，北側(cè)的最大傾斜率為0.213%，南側(cè)最大傾斜率為0.093%，相應(yīng)的北側(cè)最大沉降量為-15.4mm，南側(cè)為-10.2mm。

4 結(jié)語

地鐵作為我們?nèi)粘Ｉ畹幕窘煌ǚ绞剑瑸槲覀兩钐峁┝撕芏啾憷ａ槍Φ罔F深基坑施工中不斷進行監(jiān)測有利于周圍建筑項目的開展，本文重點分析了深基坑周圍的地表沉降情況，針對所選取工程的基本概況進行介紹，并且根據(jù)深基坑沉降方法對該工程項目進行研究，并且提出了相應(yīng)的深基坑沉降監(jiān)測方法。為我們?nèi)蘸箝_展地鐵深基坑沉降監(jiān)測提供有效的借鑒方案，從而實現(xiàn)提升地鐵運輸?shù)陌踩行浴?/p>

[1]宋夢.鄭州某地鐵車站深基坑數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測分析[D].西安建筑科技大學(xué),2012.

[2]張婷.西安地鐵韋曲南站深基坑變形規(guī)律現(xiàn)場監(jiān)測研究[D].西安科技大學(xué),2013.

[3]劉耀凱.某軟土場地地鐵車站深基坑明挖法施工性狀研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2013.

[4]姜偉.某地鐵車站深基坑施工期周圍土體地表沉降監(jiān)測與數(shù)值分析[J].建筑科學(xué),2011,07：90-92+110.

[5]秦玉賓.富水軟弱地層地鐵車站深基坑監(jiān)測與仿真分析[D].大連交通大學(xué),2013.

[6]楊偉,宋建虎,宋洪銳.成都地鐵車站深基坑施工緊鄰建筑群的變形監(jiān)測[J].山西建筑,2014,08：79-80.