地鐵車站基坑施工變形監(jiān)測(cè)分析及控制措施

伍家贊

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣東廣州 510010

摘要：本文主要針對(duì)地鐵車站基坑施工的變形監(jiān)測(cè)及控制措施展開了分析，通過結(jié)合具體的工程實(shí)例，對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及變形分析作了詳細(xì)的闡述，并給出了相應(yīng)的控制措施，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；變形監(jiān)測(cè)；控制措施

1 概述

隨著我國城市軌道交通的不斷建設(shè)發(fā)展，地鐵基坑的施工也得到了相應(yīng)的重視。而由于各種因素的影響，地鐵基坑存在著變形的問題，因此，對(duì)基坑施工進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)尤為重要。我們不僅要做好變形監(jiān)測(cè)的工作，還需要及時(shí)采取措施控制好基坑變形的問題?；诖?，本文就地鐵車站基坑施工的變形監(jiān)測(cè)及控制措施進(jìn)行了分析，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

2 工程及地質(zhì)概況

某地鐵明挖段兼盾構(gòu)始發(fā)井起點(diǎn)里程GDK38+359.000，終點(diǎn)里程GDK38+505.000，總長度146m，基坑分為南北兩個(gè)基坑，深度約為19.6～21.7m，對(duì)稱布置。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻及直徑1000mm鉆孔灌注樁，設(shè)四道支撐，加一道倒撐，其中第一道支撐為1200mm×800mm的鋼筋混凝土支撐，第二、三、四道及倒撐為直徑Φ600，t=16的鋼管支撐。結(jié)構(gòu)采用雙層單跨結(jié)構(gòu)。

車站范圍內(nèi)上覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層、第四系沖積層、第四系殘積層，下伏基巖為下古生界混合片麻巖。主要地層情況由上至下依次為：素填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、細(xì)砂、中砂、礫砂、粉質(zhì)粘土、混合片麻巖。地下水主要補(bǔ)給來源為大氣降水，地下水位常年埋深1.5～5.0m，具體巖土物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 巖土物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)值

3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂水平及豎向位移。測(cè)點(diǎn)布設(shè)：本工程樁頂水平位移及豎向位移共用同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各測(cè)點(diǎn)縱向間距約為15m，共布置46個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)，水平位移點(diǎn)編號(hào)為SPi（i=1-46），沉降點(diǎn)編號(hào)為SXi（i=1-46）。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移。測(cè)點(diǎn)布設(shè)：在基坑開挖區(qū)范圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)共埋設(shè)58根測(cè)斜管，各測(cè)點(diǎn)縱向間距約為10～15m，編號(hào)為CXi（i=1-58）。

（3）周邊地表沉降。測(cè)點(diǎn)布設(shè)：在基坑周圍距離坑邊3、6、11、16m處布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，縱向間距為30m左右。初步設(shè)計(jì)74個(gè)沉降點(diǎn)，編號(hào)為DBi-j（i=1-30，表示測(cè)點(diǎn)位置；j=1-4表示測(cè)點(diǎn)編號(hào)）。

（4）基坑外地下水位。測(cè)點(diǎn)布設(shè)：基坑范圍沿圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)共布設(shè)26個(gè)水位觀測(cè)孔，編號(hào)為SW01-SW26，間距為30m，水位孔深延伸到坑底以下1～3m。

（5）支撐軸力。測(cè)點(diǎn)布設(shè)：根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，在基坑典型斷面處，埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計(jì)或者軸力計(jì)監(jiān)測(cè)支撐軸力，每道支撐設(shè)3對(duì)鋼筋應(yīng)力計(jì)，分別設(shè)于支撐左右兩側(cè)；或者1個(gè)軸力計(jì)安裝于鋼支撐端部，工程范圍內(nèi)共設(shè)24個(gè)觀測(cè)斷面，測(cè)點(diǎn)編號(hào)分別為ZLi-*（i代表監(jiān)測(cè)斷面，i=1-24，*代表斷面上的測(cè)點(diǎn)，數(shù)值1-4）。各類測(cè)點(diǎn)布置見圖1。

圖1 基坑監(jiān)測(cè)剖面圖

（6）明挖基坑監(jiān)測(cè)要求。

基坑開挖過程中應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化施工，及時(shí)對(duì)開挖方案進(jìn)行調(diào)整；基坑監(jiān)測(cè)以獲得定量數(shù)據(jù)的專門儀器測(cè)量或?qū)Ｓ脺y(cè)試元件監(jiān)測(cè)為主，以現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)為輔；各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在基坑施工影響前應(yīng)測(cè)得穩(wěn)定的初始值，且不應(yīng)少于三次；測(cè)點(diǎn)及測(cè)量設(shè)備埋設(shè)應(yīng)符合要求；基坑開挖期間監(jiān)測(cè)頻率如表2所示。

表2 基坑開挖期間監(jiān)測(cè)頻率

4 變形分析

⑴ 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

從2013年12月的監(jiān)測(cè)結(jié)果來看，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析如下：

圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂水平及豎向位移中，水平位移變化最大的是SP15，向坑內(nèi)位移0.8mm，變化速率為0.032mm/d，測(cè)點(diǎn)SP04的累計(jì)變化最大，向坑內(nèi)位移6.8mm。本月水平位移日變化均小于日?qǐng)?bào)警值（2mm/d），累計(jì)值均小于設(shè)計(jì)報(bào)警值基坑開挖深度的0.2%（44mm）。本月豎向位移變化最大的是SX08，下沉7.9mm，變化速率為0.28mm/d，測(cè)點(diǎn)SX15的累計(jì)變化最大，下沉13.8mm。本月豎向位移日變化均小于日?qǐng)?bào)警值（2mm/d），累計(jì)值均小于設(shè)計(jì)報(bào)警值基坑開挖深度的0.2%（44mm）。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移中，測(cè)斜變化最大的是CX37-11，向坑外位移14.8mm，變化速率為0.42mm/d；測(cè)點(diǎn)CX40-11變化最大，向坑內(nèi)位移57.2mm，本月測(cè)斜日變化均小于日?qǐng)?bào)警值（2mm/d），累計(jì)值大于設(shè)計(jì)報(bào)警值基坑開挖深度的0.2%（44mm）。

周邊地表沉降變化最大的是DB06-1，下沉11.9mm，變化速率為0.43mm/d，測(cè)點(diǎn)DB20-3累計(jì)變化最大，下沉36.1mm。地表日變化均小于日?qǐng)?bào)警值（2mm/d），累計(jì)值DB20-3大于設(shè)計(jì)報(bào)警值20mm。

基坑外地下水位變化最大的是SW06，下降0.686m，變化速率為0.274m/d，測(cè)點(diǎn)SW25累計(jì)變化最大，下沉4.203m，地下水位累計(jì)變化值均小于設(shè)計(jì)報(bào)警值8m。

混凝土支撐鋼筋應(yīng)力變化最大的是ZL08-1，變化值為8.4MPa壓應(yīng)力，變化速率為0.30MPa/d，測(cè)點(diǎn)ZL08-1累計(jì)變化最大，變化值為25.6MPa壓應(yīng)力，混凝土支撐鋼筋應(yīng)力累計(jì)變化值均小于設(shè)計(jì)報(bào)警值248MPa。

從上述分析可以看出部分側(cè)移變形、周邊地表沉降監(jiān)測(cè)值超過了警戒值，地下工程的施工引起側(cè)移變形、地表沉降是多方面的，各種因素之間也是相互影響的，施工中各種影響因素的相互疊加和因素之間的相互影響加劇了側(cè)移變形和地表沉降等。造成了監(jiān)測(cè)值出現(xiàn)超過警戒值的現(xiàn)象。

⑵影響變形因素分析：

地下水位常年埋深1.5～5.0m，基坑開挖深度19.6～21.7m，水位下降達(dá)14.6～20.2m。在基坑開挖的如此短時(shí)間中水位下降如此之大，土層在排水固結(jié)的過程中地面沉降過大。

第四系全新統(tǒng)沖積層有4.5～20.4m的砂層，稍密且級(jí)配較差?；咏邓沟叵滤幌陆?，細(xì)顆粒物被帶走，孔隙逐漸增大，在密實(shí)的過程中沉降側(cè)移的超過允許范圍。

在施工過程中未按技術(shù)要求的施工方法和施工工序也是造成變形過大的一個(gè)重要因素，如機(jī)械振動(dòng)、開挖和降水等。

5 變形控制措施

基坑工程周邊環(huán)境復(fù)雜，施工時(shí)必須采取必要的技術(shù)措施及應(yīng)急方案方能在既保證正常、順利施工外，還能確保其周邊管線及建筑物的安全。地下水位埋藏較淺，含砂層較厚等因素，使得連續(xù)墻向基坑內(nèi)側(cè)發(fā)生較