軌道交通車站主體工程的基坑監(jiān)測

張利偉

(中鐵十八局集團第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

深基坑工程具有技術難度高，風險大的特點，為預防地鐵車站深基坑施工事故的發(fā)生，保證施工安全，對地鐵工程基坑監(jiān)測工作尤為重要。農業(yè)東路站為5號線第10座車站，為地下三層三跨箱型框架結構島式車站。地質勘探結果顯示該工程55 m左右以上地基土均屬第四系(Q)沉積地層，強度較低，高壓縮性，孔隙比較高。如果基坑開挖不當，就會出線較大變形，為基坑施工帶來風險。地下連續(xù)墻支護結構產生的變形比較大，通過對變形數(shù)據統(tǒng)計，找到了基礎變形特性[1]，為今后工程施工提供了有效的參考和指導。

1 工程概述

農業(yè)東路站為5號線第10座車站，為地下三層三跨箱型框架結構島式車站。車站設置在農業(yè)東路與祭城路交叉口處，跨農業(yè)東路設置。車站中心里程為YDK12+546.475，車站總長170.2 m，站臺寬13 m，有效站臺長度140 m，標準段寬22.30 m；中心里程處頂板覆土4.0 m，主體結構標準段基坑寬22.3 m，深約24.2 m，盾構井段基坑寬26.5 m，深約25.7 m。

農業(yè)東路站地貌單元為黃河沖洪積平原和地貌單元為山前洪積緩傾平原地貌。整體場地內地勢較平坦，地面高程在87.06～96.34 m之間，地表除1.5 m厚的雜填土外，組成物基本為粘質粉土、粉質粘土、粉細砂、細砂，具體地質情況見農業(yè)東路站工程地質特征(見表1)。

表1 農業(yè)東路站工程地質特征表

農業(yè)東路站所處位置范圍內沒有河流經過，地表水主要來自大氣降水，降落后的雨水沿地面地勢低處流入路側排水溝。地下水位，根據勘察資料第一層地下水穩(wěn)定水位埋深為10.2～11.8 m，高程為77.54～79.25 m，變幅1～2 m。據調查場地近3～5年地下水埋深為7.5～9.1 m，平均值為5.77 m，標高為87 m，根據鉆探揭示的地層結構特征，地下水類型主要為孔隙潛水。

根據本工程的水文地質條件和工程地質條件，場地范圍內分布的粉土、砂土間無穩(wěn)定的隔水層，相互間水力聯(lián)系較好。

2 基坑變形特性分析

2.1 墻體水平位移

2.1.1 監(jiān)測點布設

測點沿基坑四周圍護樁頂或基坑邊坡頂按間距20 m布置(按四舍五入原則計)。選擇布設在基坑陽角部位、周邊臨近重要建(構)筑物部位、基坑長邊中部、周邊存在重要管線或周邊地面荷載較大部位。盡量布設在與水平位移和沉降監(jiān)測同一部位，本站共布置測點33個。

2.1.2 觀測方法

用模擬測頭檢查測斜管導槽，測斜測讀儀開機預熱穩(wěn)定，將測頭導輪插入測斜管導槽內，緩慢地下放至管底，然后從下到上，每隔0.5 m測量一次，并對測量數(shù)據詳細記錄[2]。為后期施工提供更加真實有效的數(shù)據。

2.1.3 數(shù)據處理及分析

圍護結構變形觀測的基準點通常選定在測斜管的底部。設定測斜管的底部為穩(wěn)定點，若圍護結構出現(xiàn)變形，軸線就會形成撓度，通過高精度測斜儀對軸線的傾角詳細測量，從而確定水平位移值。設基準點為O點，坐標為(X0，Y0)，測斜管軸線各測點的平面坐標需由以式(1)與式(2)確定。

(1)

(2)

公式(1)和(2)中，α表示傾斜角；L測斜儀標距，m；f表示測斜儀率定常數(shù)；Δεxi表示X方向第i段正、反測應變讀數(shù)差之半；Δεyi表示Y方向第i段正、反測應變讀數(shù)差之半。每一測段兩個方向的傾角都需進行正、反兩次量測，確保消除量測裝置零漂移引起的誤差[3]。

2.1.4 墻體最大水平位移統(tǒng)計分析

在基坑檢測中總共布置了33個監(jiān)測點，最大水平變形進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果(見圖1)

圖1 ZQT水平位移時程曲線圖(縱向單位：m,橫向單位：mm)

從上圖可以明顯的看出，從2016年5月2號早上9點開始，ZQT-04、ZQT-05這兩個測斜孔，在12～18 m位置處發(fā)生較大的位移。分析原因可能為受地下水下降，大量泥沙流失的影響，導致土體發(fā)生重大位移[4]。樁體水平位移累計變化量為±30 mm，變化速率為±2 mm/D。

2.1.5 墻體水平位移分析

從基坑檢測結果中可以看出，實測墻體水平位移略大于理論計算位移，該車站基坑大部分變形都超過基坑監(jiān)測控制變形要求，最大位移發(fā)生在12～18 m位置處大約為50 mm[5]。

大部分墻體水平位移發(fā)生在坑底以下4 m的范圍內，需及時對基坑底部進行加固處理，以抵抗不均勻沉降變形。導致基坑變形最大的原因是支架架設不及時、預加軸力沒有按照圖紙要求及時補加等。

2.2 墻后地表沉降

2.2.1 監(jiān)測點布設

沿基坑周邊布設，點距20 m，共布置地表測點108個；車站設置17個監(jiān)測斷面，其中一般性監(jiān)測斷面14個，控制性監(jiān)測斷面3個；一般性監(jiān)測斷面基坑單側布置測點3排，測點距基坑邊緣距離分別為2 m、7 m、12 m；控制性監(jiān)測斷面基坑單側布置測點5排，測點距基坑邊緣距離分別為2 m、7 m、12 m、22 m、32 m[6]。

2.2.2 觀測方法

采用幾何水準測量方法對周邊地表進行沉降監(jiān)測，同時采用電子水準儀進行觀測。觀測注意要點事項及其技術要求與圍護樁頂沉降監(jiān)測相關要求一致。

2.2.3 各測點時程曲線

各測點時程曲線如圖2所示。

圖2 各測點時程曲線圖(單位：mm)

由上圖可以看到，地表沉降各測點在5月2號發(fā)生顯著的下沉，從5月4號2∶30后，可以看到各測點沉降量趨于平緩。立柱沉降整體趨于抬升的趨勢[7]。

2.2.4 地表沉降分布特征

基坑墻后地表沉降具有明顯的空間效應，墻后地表沉降影響距離分布具體情況如圖3所示：

圖3 墻后地表沉降影響距離分布圖

圖3中，d表示圍護結構的水平距離，H表示基坑的開挖深度，通過圖3可以看出，圍護結構外側地表沉降影響范圍約為4.0H[8]。地表沉降累計變化量為±36 mm，變化速率為±3 mm/D。

3 處理措施

農業(yè)東路站2016年5月2日現(xiàn)場工d況：基坑東端頭井中板結構施工，標準段：15～18軸中板結構施工，13～14軸底板澆筑完成，11～12軸底板防水施工，4～11軸土方開挖，基坑南側10～8軸位置有土方堆載，上午10時55分巡查時發(fā)現(xiàn)基坑地連墻墻體漏水，查看具體情況發(fā)現(xiàn)在位于基坑10軸下方約19.9 m處地連墻墻體出現(xiàn)長約110 cm×56 cm的墻體裂縫，觀察裂縫具體情況屬地連墻接縫處，同時采取堵漏施工，施工監(jiān)測加強監(jiān)測[9]。在下午14時30分在裂縫上方約2 m處也出現(xiàn)漏水情況，并有加劇趨勢，基坑南側9～10軸地表出現(xiàn)裂縫，施工單位清理基坑南側土方堆載并加快堵漏施工。2016年5月3日19時，基坑南側8～10軸位置地表塌陷，面積約為25 m×15 m。

針對上述變形形成的原因，本工程采取了如下措施，有效保證了施工質量：(1)按照工程開挖變形情況，合理修正開挖方式，由最先的盆式分層開挖調整為水平開挖方式，對支撐處采用開槽開挖一并架設支撐；(2)及時增加施工底板墊層厚度，以增加被動抗力，同時防止對地下連續(xù)墻“踢腳”的損壞；(3)增加觀測次數(shù)，加強對變形的監(jiān)測，依據監(jiān)測結果實施信息法施工[10]。經采取上述調整土方開挖方式、及時架設支撐，底板墊層厚度由20 cm增至30 cm等措施，基坑得以順利開挖完成。對于局部變形較大及侵限的地段，經設計單位核準，減少了主體結構的側墻厚度，符合結構標準要求。

4 結 語

綜上所述，通過對鄭州市軌道交通5號線農業(yè)東路基坑沉降進行統(tǒng)計分析，并對墻體最大水平位移和地面沉降進行研究，得出以下幾點結論：(1)受到地質條件的影響，該工程基礎墻體水平位移和地面沉降沉降位移的變化都比較大，墻體最大水平位移約為50 mm，地表沉降最大水平為487.4 mm。(2)不同軟土地區(qū)，墻體最大地表沉降，一般小于墻體最大水平位移。(3)為控制基坑變形，需要及時施工底板墊層并增加底板墊層厚度，以增加被動抗力。由盆式分層開挖及時調整為水平開挖方式，支撐處采用開槽開挖并同時架設支撐。