鄭州粉土地層地鐵基坑地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

孫立光 王 坤 謝 昊

（1.鄭州市軌道交通有限公司，河南 鄭州450016；2.中鐵隧道集團二處有限公司；3.鄭州大學土木工程學院，河南 鄭州450001）

地鐵作為城市發(fā)展最重要的綠色環(huán)保的交通方式，越來越受到人們重視和青睞。深基坑是地鐵建設(shè)圍護結(jié)構(gòu)中最重要的一環(huán)，是整個地鐵建設(shè)的關(guān)鍵。深基坑工程是一個綜合性非常強的學科，涉及到力學、地質(zhì)學、施工以及監(jiān)測等各個領(lǐng)域，施工風險較高[1]。如何通過合理的支護設(shè)計和施工方案保證基坑的安全成為當下的難題。實踐表明，支護結(jié)構(gòu)不合理、開挖方案不當、現(xiàn)場管理混亂等必然會導(dǎo)致深基坑變形過大，從而造成基坑失穩(wěn)，進一步會導(dǎo)致周圍地層沉降及周圍建（構(gòu)）筑物變形傾倒。一旦發(fā)生以上情況，會造成工期延長，導(dǎo)致工程成本急驟增加，甚至會危及人身安全[2-7]。

深基坑開挖難度大，風險大，影響因素多，不同地區(qū)圍護結(jié)構(gòu)形式差異大，某地區(qū)深基坑開挖引起的變形規(guī)律應(yīng)用于其他地區(qū)的基坑工程往往存在適用性的問題。本文以鄭州地鐵2號線某站明挖基坑工程為研究背景，結(jié)合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，找出基坑開挖過程中地表沉降的影響因素與有關(guān)規(guī)律，為鄭州市后續(xù)地鐵車站基坑以及其他基坑工程的設(shè)計和施工提供一定的指導(dǎo)借鑒。

1 工程概況

鄭州地鐵2號線與8號線換乘站，位于花園北路與東風路交叉口西南方向藍堡灣地塊，沿花園路南北向布置。大致位置如下圖所示。

車站站臺中心里程為YCK15+032.570，車站起訖里程為YCK14+959.570～YCK15+148.270，全長188.7m。主體結(jié)構(gòu)為地下二層雙柱三跨箱型結(jié)構(gòu)，頂板平均覆土厚度約3m，車站底板埋深18.29m，采用12.5m雙柱島式站臺，車站標準段寬度為21.3m，盾構(gòu)井寬度為25.4m。

圖1-1 東風路站大致位置圖

車站主體結(jié)構(gòu)上方為藍堡灣地塊裙房建筑，偏壓在車站主體結(jié)構(gòu)西側(cè)兩跨。裙房設(shè)地下室三層，開挖深度約17m。車站基坑圍護結(jié)構(gòu)東側(cè)臨近花園路，采用Φ1300@1500鉆孔灌注樁，嵌固深度13m，止水帷幕采用Φ850@550攪拌樁?；迂Q向設(shè)5道Φ200預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨索。樁頂設(shè)冠梁，冠梁上設(shè)鋼筋混凝土擋墻。錨索水平間距為1.5m，腰梁采用2I28b、2I32b。

2 監(jiān)測方案

一般基坑臨近地段，土體受擾動程度最大，通常稱之為強烈影響區(qū)。隨著向外擴展，根據(jù)擴展距離的大小分別可劃分出顯著影響區(qū)和一般影響區(qū)。當工程周邊環(huán)境處于影響區(qū)范圍內(nèi)時，需要進行安全風險監(jiān)控，且在不同的影響區(qū)內(nèi)，對監(jiān)控對象相應(yīng)采用不同的監(jiān)控手段、監(jiān)控項目及監(jiān)控指標等。根據(jù)不同的土質(zhì)條件，把基坑周圍地段按其受基坑工程擾動的程度劃分為3個區(qū)，其中Ⅰ區(qū)為受擾動最大區(qū)，Ⅱ區(qū)為受擾動較小區(qū)，Ⅲ區(qū)為基本不受擾動區(qū)。具體見圖2-1。

圖2-1 一般地基的擾動區(qū)劃分

2.1監(jiān)測點布設(shè)：基坑外50m范圍內(nèi)，測點間距5m-15m。

2.2監(jiān)測儀器：精密水準儀、測斜管、測斜儀。

2.3重點監(jiān)測對象：基坑10m內(nèi)測點。

2.4監(jiān)測頻率：地表/管線，基坑外10m內(nèi)1～2次/天，基坑外10m-20m內(nèi)1次/2天，基坑外20m-30m內(nèi)1次/3天，基坑外30m內(nèi)1次/周。樁體測斜，1-2次/天。

3 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

基坑圍護結(jié)構(gòu)1-16軸、20-30軸采用圍護樁+鋼支撐結(jié)構(gòu)（三層），16-20軸采用圍護樁+錨索結(jié)構(gòu)?；?xùn)|西側(cè)布置12個地表監(jiān)測斷面，其中東側(cè)兩排測點、西側(cè)兩排測點，北端1個監(jiān)測斷面，3個測點，見下圖3-1和3-2。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，有效地表監(jiān)測測點共69個。

圖3-1 基坑北段圍護樁+支撐結(jié)構(gòu)平面布點圖

圖3-2 基坑南段圍護樁+錨索/支撐結(jié)構(gòu)平面布點圖

東風路站共統(tǒng)計地表監(jiān)測點77個。東風路站呈南北向布置，基坑圍護結(jié)構(gòu)1-8軸、19-24軸為支撐+圍護樁結(jié)構(gòu)部分，8-19軸基坑?xùn)|側(cè)為圍護樁+錨索結(jié)構(gòu)，西側(cè)為放坡開挖段，因此監(jiān)測數(shù)據(jù)根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)分3部分分析。

3.1 基坑支撐+圍護結(jié)構(gòu)地表沉降分析

基坑圍護結(jié)構(gòu)1-8軸，19-24軸地表沉降監(jiān)測點主要取基坑DB-1/2/3/4/10/11/12/13斷面東側(cè)四排點，基坑西側(cè)兩排點，以及基坑?xùn)|西端DB-14斷面分布點。

基坑?xùn)|側(cè)，西側(cè)圍護結(jié)構(gòu)樁部分各測點斷面最終沉降值分布曲線見下圖3-3和3-4。

圖3-3 基坑?xùn)|側(cè)（圍護樁+支撐）各斷面監(jiān)測點沉降分布曲線

圖3-4 基坑西側(cè)（圍護樁+支撐）各斷面監(jiān)測點沉降分布曲線

如上兩圖所示，基坑?xùn)|側(cè)大部分監(jiān)測點越靠近基坑，累計沉降值越大，基坑?xùn)|側(cè)沉降值最大值測點DB-4-3累計沉降-34.62mm。基坑西側(cè)靠近基坑監(jiān)測點不同程度出現(xiàn)隆起，基坑西側(cè)隆起最大值測點DB-3-5隆起11.62mm，基坑西側(cè)累計沉降最大值測點DB-3-6累計沉降-10.51mm。

3.2 基坑?xùn)|側(cè)錨索+圍護結(jié)構(gòu)地表沉降分析

基坑8-19軸東側(cè)，各測點主要為DB-5～10斷面，最終沉降值分布曲線見下圖3-5。

圖3-5 基坑?xùn)|側(cè)（錨索+圍護樁）地表測點沉降分布曲線

如上圖所示除DB-9斷面沉降最大值測點為靠近基坑邊緣最大值測點，其余斷面最大值測點位于基坑外第三排測點，錨索段最終沉降最大值測點為DB-6-2，累計沉降-31.95mm。

3.3 基坑西側(cè)放坡段+圍護結(jié)構(gòu)地表沉降分析

基坑6-21軸基坑西側(cè)，各測點主要為DB-4-10斷面，最終沉降值分布曲線見下圖3-6。

圖3-6 基坑西側(cè)（放坡段+圍護結(jié)構(gòu)）地表沉降分布曲線

如上圖所示，除DB-9-5/DB-10-5測點外，其余靠近基坑邊緣測點最終沉降值大于遠離基坑邊緣沉降值，最終沉降最大值測點DB-10-5累計沉降-28.94mm。

分析統(tǒng)計，基坑地表沉降所用有效測點共計77個，監(jiān)測最大值分布測點個數(shù)統(tǒng)計見下表3-1所示：歷史沉降最大值主要分布在-30-5mm區(qū)間，占測點總數(shù)的94.81%。

表3-1 地表監(jiān)測最大值統(tǒng)計表

表3-2 監(jiān)測點最終沉降值范圍值個數(shù)統(tǒng)計表

監(jiān)測點最終沉降值分布圖見下圖3-7所示，大致呈正態(tài)曲線分布，最終沉降值主要分布在-30～5mm之間，占測點總數(shù)的90.92%。

圖3-7 地表監(jiān)測點最終沉降值分布區(qū)間圖

地表監(jiān)測速率最大值所用有效測點77個，監(jiān)測速率絕對值最大值統(tǒng)計如表3-3所示。

地表監(jiān)測最大值速率絕對值分布圖見下圖3-8，由下圖可知，大部分監(jiān)測點速率分布在0～2mm/d區(qū)間，占測點總數(shù)的54.85%。

表3-3 地表監(jiān)測速率最大值絕對值區(qū)間統(tǒng)計表

圖3-8 地表監(jiān)測變形速率絕對值分布區(qū)間圖

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)總結(jié)與結(jié)論

根據(jù)地表監(jiān)測點累計沉降/隆起最大值，最終值統(tǒng)計，90%以上的地表監(jiān)測點累計值控制值在-30～5mm范圍內(nèi)。在設(shè)計控制值范圍內(nèi)，基坑?xùn)|側(cè)靠近基坑邊緣測點沉降值較大，基坑西側(cè)相反。55.85%的測點每日變形速率絕對值最大值在設(shè)計控制值±2mm/d以內(nèi)。

工點監(jiān)控指標控制值 滿足控制值的監(jiān)測點占所統(tǒng)計監(jiān)測點總數(shù)的百分比速率（mm/d) 累計值(mm) 速率（mm/d) 累計值(mm)某站地表沉降 2 -28 54.85% 90%樁體測斜 2 30 92% 28.57%

綜合工點地表沉降累計值及變形速率統(tǒng)計分析，該車站雙控值較差，綜合分析與周邊環(huán)境存在一定關(guān)系，車站東側(cè)基坑邊緣距離花園北路較近，不大于10m,周邊環(huán)境相互影響因素較多。另外，車站基坑錨索施工是引起地表沉降的另外一個重要原因。

［1］趙錫宏，李蓓.大型超深基坑工程實踐與理論［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］蔣國盛，李紅民，管典志.基坑工程［M］.北京:中國地質(zhì)大學出版社，2000.

［3］高大釗.深基坑工程（第2版）［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1999.

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［6］程良奎.張作，楊志銀.巖土工程加固實用技術(shù)［M］.北京:地震出版社，1994.

［7］龔曉南，楊曉軍，俞建霖.基坑圍護設(shè)計若干問題［J］.建筑技術(shù)，1998（增刊）:94-101.