地鐵車站深基坑施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)與分析

明成銀 程荷蘭 胥 穩(wěn) 王燕芳

(1.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)，江蘇 南京 210041； 2.南京坤拓土木工程科技有限公司，江蘇 南京 210041)

0 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地鐵車站深基坑工程逐漸增多。深基坑工程是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的復(fù)雜巖土工程問題，在基坑開挖過程中由于原有土體應(yīng)力平衡的改變，從而引起周邊土體沉降造成不利影響。目前，在地鐵車站基坑施工中為避免其不利影響，最常用、最有效的方法是在基坑開挖過程中對(duì)坑底土體變形、圍護(hù)墻體變形、周邊建筑物沉降等實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并對(duì)施工全過程進(jìn)行信息化管理[1-3]。

基坑設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)是深基坑工程的質(zhì)量保證，通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理分析可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，對(duì)局部設(shè)計(jì)方案或現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行改進(jìn)或調(diào)整，收集數(shù)據(jù)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，盡可能減小對(duì)周邊環(huán)境的影響，為基坑設(shè)計(jì)理論提供依據(jù)。

1 工程概況

該地鐵車站位于丁字路口南側(cè)，采用三層島式站臺(tái)，車站中心底板埋深23.2 m，車站凈長(zhǎng)134.43 m，凈寬20.3 m，結(jié)構(gòu)頂板覆土3.1 m～3.3 m。周邊臨近居民住宅及大學(xué)建筑位于基坑變形主要影響區(qū)域內(nèi)，地下管線密集，場(chǎng)地內(nèi)地下水位較高且含水量豐富，這些因素為現(xiàn)場(chǎng)施工帶來一定難度，因此采用信息化施工和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)十分必要。

綜合考慮地質(zhì)條件、周邊環(huán)境復(fù)雜程度、該基坑特點(diǎn)，并結(jié)合周邊城市地鐵基坑設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，本車站采用地下連續(xù)墻的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。以位于車站西北角的大廈2層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的裙樓為例，此處基坑開挖深度25.6 m，裙樓邊緣至車站主體圍護(hù)邊緣25.2 m，如圖1所示。

2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與目的

基坑從南端頭至北端頭采用“中拉槽、后退式”分層開挖，測(cè)點(diǎn)布置主要選擇在2倍以上基坑開挖深度范圍內(nèi)布設(shè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)，主要有圍護(hù)樁頂水平位移及沉降監(jiān)測(cè)、支撐軸力監(jiān)測(cè)、基坑外地下水位監(jiān)測(cè)、周邊地下管線沉降監(jiān)測(cè)、周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)等。

地鐵車站結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工法多、規(guī)模大、地質(zhì)條件差，在施工及監(jiān)測(cè)的過程中應(yīng)及時(shí)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)反映工程施工所造成的影響，判斷前一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求，以確定和優(yōu)化進(jìn)一步的施工參數(shù)，做好信息化施工，達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的目的。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

3.1 周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

周邊建筑物測(cè)點(diǎn)按從大到小自車站北端頭起依次分布，其沉降變化曲線如圖2所示。圖2中，裙樓沉降大致分為3個(gè)階段，第1階段為均勻沉降階段，各測(cè)點(diǎn)沉降量較小且基本一致，由開挖準(zhǔn)備階段基坑擾動(dòng)所致；第2階段為差異沉降階段，該階段沉降量迅速增大，離端頭井最遠(yuǎn)的Jc27測(cè)點(diǎn)的沉降最大，順著基坑開挖方向最大沉降量逐漸減??；第3階段為穩(wěn)定沉降階段，各測(cè)點(diǎn)沉降速率逐漸減緩并趨于穩(wěn)定，沿建筑物方向各測(cè)點(diǎn)間的差異沉降在1.2 mm～4.33 mm之間，在差異沉降控制范圍內(nèi)，未引起該建筑物出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

支撐軸力測(cè)點(diǎn)Zg7-3,Zg6-2,Zg5-3自車站北端頭起依次分布，其軸力變化曲線如圖3所示。圖3中，基坑處于底板澆筑及地下室結(jié)構(gòu)施工期間，各支撐軸力的變化存在一定的波動(dòng)并基本保持穩(wěn)定，是受溫度變化、外部荷載以及施工技術(shù)等的影響[3]。從測(cè)點(diǎn)Zg5-3到測(cè)點(diǎn)Zg7-3，其支撐軸力逐漸減小，正是由于長(zhǎng)條形深基坑分層、分段施工過程中所呈現(xiàn)的時(shí)空效應(yīng)。在基坑開挖過程中，坑壁土體側(cè)壓力迅速傳遞給支撐，為保證基坑穩(wěn)定在土體卸荷過程中及時(shí)支護(hù)，盡量減少無支撐暴露時(shí)間，防止產(chǎn)生過大側(cè)向位移。

3.3 基坑外地下水位監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

地下水位測(cè)點(diǎn)SW23,SW15,SW14,SW12自車站北端頭起依次分布，其水位變化曲線如圖4所示。在施工準(zhǔn)備階段水位明顯上升，是因?yàn)橛龅搅私涤?；基坑開挖初期，各觀測(cè)井水位均有不同程度的下降且下降速率很大；在地下結(jié)構(gòu)施工階段地下水位基本穩(wěn)定，觀測(cè)井SW14的水位最高，可能與該處圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封效果有關(guān)。本車站基坑承壓水被地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔斷，采用坑內(nèi)疏干、降壓的方式，不會(huì)降低坑外承壓水頭，亦不會(huì)出現(xiàn)因坑內(nèi)抽排承壓水而導(dǎo)致坑外地面沉陷的情況，降水對(duì)周邊環(huán)境影響非常小。

4 結(jié)論

1)在車站基坑施工過程中分層、分段施工，順著基坑開挖方向各測(cè)點(diǎn)的沉降量逐漸減小，反映了基坑施工過程的時(shí)空效應(yīng)。周邊建筑物受基坑施工影響，但是差異沉降在控制范圍內(nèi)，未引起該建筑物開裂。

2)支撐軸力受溫度變化、外部荷載以及施工技術(shù)等的影響，在基坑開挖過程中合理掌握開挖次序及時(shí)安裝支護(hù)，盡量減少無支撐暴露時(shí)間防止產(chǎn)生過大側(cè)向位移。

3)在基坑開挖初期地下水位下降速率很大，隨著基坑施工的進(jìn)行趨于穩(wěn)定。基坑外地下水位的穩(wěn)定性受當(dāng)?shù)氐臍夂?、圍護(hù)方案和施工組織設(shè)計(jì)等因素影響。