軟土地鐵車站深基坑施工變形監(jiān)測與分析

鄧力雄 蔡小偉

摘 要：本文以上海地鐵13號線二期工程長清路-華夏中路站段的基坑施工情況為例，在對該基坑工程的施工特點以及基坑施工變形監(jiān)測方法分析基礎(chǔ)上，結(jié)合基坑開挖期間不均勻超載、降水、地表剛度、開挖范圍及開挖時間等因素對基坑變形的影響及其變化規(guī)律進行研究和分析。

關(guān)鍵詞：軟土 地鐵車站 深基坑 施工 變形監(jiān)測 分析

深基坑開挖施工中，由于降水等自然條件以及基坑內(nèi)部土體結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化影響，導(dǎo)致其存在坑底隆起或圍護結(jié)構(gòu)不規(guī)則位移、支撐軸力增加等情況，尤其是軟土地區(qū)，由于土體結(jié)構(gòu)本身的強度以及荷載能力等均比較低，更容易發(fā)生位移、變形等，對深基坑開挖施工及其后期穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，加強深基坑施工現(xiàn)場的變化監(jiān)測，以確保深基坑開挖施工順利開展，同時實現(xiàn)其后期穩(wěn)定性維護，十分重要。

1、工程實例

上海地鐵13號線二期工程長清路-華夏中路站段站臺采用雙柱三跨框架結(jié)構(gòu)形式，其車站主體結(jié)構(gòu)長度約為324m，標(biāo)準(zhǔn)段寬約為31m，端頭井尺寸為16.0×36.0m，為地下兩層雙島三線車站，中間股道為小交路折返線，站前設(shè)置單渡線，站后接入停車場出入場線。該車站基坑開挖采用明挖法，其中，標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深約17m，采用厚度為800mm的地下連續(xù)墻+400mm側(cè)墻雙層襯砌結(jié)構(gòu)，墻長分別為33.0m和32.0m;端頭井底板的埋深大約為19m，采用厚度為的地下連續(xù)墻側(cè)墻雙層襯砌結(jié)構(gòu)，端頭井墻長均為36.5m，同時，基坑開挖支護采用首道為鋼筋砼支撐、其余均為鋼支撐的五道支撐體系，其支撐體系設(shè)置在車站主體端頭井與標(biāo)準(zhǔn)段之間，并在車站基坑?xùn)|端頭約105m位置處設(shè)置臨時封堵墻對基坑開挖進行圍護，以確保其開挖施工的順利實施。

該車站基坑開挖施工地區(qū)以第四紀(jì)松散沉積物為主，厚度約為60m，其地層分布主要為粉砂、粉土、飽和粘性土，并且表現(xiàn)出成層分布的特征。其中，該車站中華夏中路站東側(cè)有一明浜穿越，寬約21m，水深0.5m至2.1m，淤泥厚約0.40m至2.60m;西側(cè)端頭井處分布有一藕塘，寬約16m，水深0.7m，淤泥厚約0.4m，進行基坑開挖施工前需要針對上述軟土地基進行清淤換填，并采用均一的粘土進行分層回填壓實，其回填土強度要求滿足0.1MPa。

2、軟土地鐵車站的深基坑施工變形監(jiān)測及結(jié)果分析

根據(jù)上述工程情況，在進行該地鐵車站的深基坑開挖施工中，由于其地質(zhì)條件較為復(fù)雜，且施工影響面較大，為避免施工變形對基坑開挖及其后期穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，需要采取相應(yīng)的監(jiān)測方法，加強深基坑施工對周圍建筑以及土地結(jié)構(gòu)、地下水、支護體系等的影響監(jiān)測與分析，以在合理的開挖支護與控制措施下，為深基坑開挖施工及其安全性提供可靠的保障。如下表1所示，即為上述地鐵車站深基坑施工變形監(jiān)測的主要內(nèi)容。

結(jié)合上述深基坑施工特征，本文采用地下與地面互相結(jié)合的方式，均勻地將監(jiān)測點布設(shè)于市政管線、建構(gòu)筑物、坑外地下水與周邊地表、支撐、以及圍護墻體等位置，形成立體監(jiān)測體系，以對整個地鐵車站深基坑施工過程中監(jiān)測對象的受力、變形、以及位移等狀況進行系統(tǒng)掌握，為施工開展及其安全性提供保障。

在上述監(jiān)測方法下，對周圍地表的累積沉降及位移變化檢測顯示，其地表沉降監(jiān)測點最大沉降量達到-168mm左右，并且該沉降點位于地鐵車站施工的暗濱區(qū)，其在基坑開挖施工前的地表累積沉降量已達到-66mm左右，受基坑開挖施工中大量土體卸載對周圍土體的擾動影響，再加上各種挖土與運輸車輛行駛所產(chǎn)生的地面荷載影響，導(dǎo)致基坑周圍地表出現(xiàn)沉降位于變化，但是其整體變化較為平緩，尤其是在基坑開挖施工結(jié)束后，其地表沉降與位移變化趨于平緩和穩(wěn)定的特征更加明顯。其次，其圍護墻體的其中一監(jiān)測點累計位移變化最大達到-22mm左右，超出報警值，而這種位移變化在基坑開挖結(jié)束以及墊層、底板澆筑完成后逐漸穩(wěn)定，并且至監(jiān)測結(jié)束時仍較為平穩(wěn)，其余監(jiān)測點以及圍護墻體沉降累計變化未達到報警值。此外，對深基坑施工的圍護墻體測斜累計變化監(jiān)測顯示，其基坑開挖施工中均存對圍護墻體的測斜變化存在一定影響，并且該作用導(dǎo)致部分圍護墻體測斜點受到破壞，其中，基坑施工中土方車以及各種大型施工車輛行駛對地面產(chǎn)生的荷載影響，是導(dǎo)致基坑圍護體在基坑內(nèi)位移的主要原因，同時基坑開挖造成的大量土體卸載對周圍土體產(chǎn)生的擾動影響，也會造成圍護體位移。最后，上述地鐵車站深基坑施工中，其支撐軸力變化監(jiān)測顯示，基坑開挖導(dǎo)致大部分基坑軸力變化超出報警值，并且在根據(jù)監(jiān)測信息對其施工工序進行優(yōu)化，并進行基坑開挖與支撐形成進度控制后，其監(jiān)測數(shù)據(jù)變化逐漸趨于穩(wěn)定。

3、軟土地鐵車站深基坑施工變形特征

根據(jù)上述對軟土地鐵車站深基坑施工變形的監(jiān)測分析，可以看出該車站深基坑施工中所存在的變形情況較為突出，但是該變形情況對周圍建筑及其結(jié)構(gòu)安全性影響那個較小，其中，基坑施工對圍護結(jié)構(gòu)的變形影響中，以基坑開挖面表現(xiàn)最為顯著，整體變化呈拋物線狀，而基坑邊緣是該地鐵車站基坑周圍地面的最大沉降變形區(qū)，并且整個基坑施工中的圍護墻測斜以及周圍地表沉降、支撐軸力、水位等監(jiān)測對象的變形情況，基坑開挖與地下連續(xù)墻施工階段最為突出，在基坑底板澆筑施工完成后其變形則趨于穩(wěn)定。針對這種情況，對其基坑施工變形的影響因素分析可以看出，上述地鐵車站深基坑施工中，由于基坑施工兩側(cè)圍檁的高度差異以及單側(cè)施工與進出土等作用，導(dǎo)致基坑兩邊的土體荷載分布不均，從而引起基坑挖深較大一側(cè)的整體位移發(fā)生，從而導(dǎo)致另一側(cè)變形加快;其次，地面剛度以及降水、基坑開挖施工中的時空效應(yīng)等，也會對基坑施工中的變形存在一定的作用和影響。因此，進行軟土地鐵車站深基坑施工中，一旦存在地表荷載不對稱情況，就會造成較大荷載下的地表沉降及位移變化發(fā)生，同時基坑開挖施工中應(yīng)根據(jù)開挖設(shè)計對其基坑降水措施進行分段設(shè)計，并加強基坑周圍重要建筑物以及管線位置的水位變化控制，此外，還應(yīng)針對軟土地區(qū)基坑開挖施工順序以及開挖后暴露時間等對基坑形變的影響，就時空效應(yīng)在基坑施工變形中的具體作用和影響進行全面考慮和控制，以避免基坑施工變形對施工開展及其安全性的不利影響。

4、結(jié)束語

總之，對軟土地鐵車站基坑施工變形的監(jiān)測分析，有利于促進對軟土地鐵車站深基坑施工變形規(guī)律及其影響因素準(zhǔn)確把握基礎(chǔ)上，采取有效的控制措施，減少施工變形對施工開展及其后期穩(wěn)定性的不利影響，具有十分積極的作用和意義。

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