某地鐵明挖車站深基坑監(jiān)測分析

韓紀亮 宋楊 郝光

摘? ?要：以某地鐵明挖車站深基坑工程為依托，選取標準段中一個較為典型的測試斷面，分析了圍護結(jié)構(gòu)在基坑開挖過程中所表現(xiàn)出的受力與變形特點和周邊建筑物、地下管線的沉降變形特征，并將實測值與理正計算值進行了對比分析。分析結(jié)果表明：圍護樁深層水平位移分布呈鼓肚狀，在內(nèi)支撐拆除的過程中仍有小幅增長，水平位移最大位置距坑底約0.2H（H為開挖深度）;內(nèi)支撐軸力總體呈現(xiàn)出第三道最大、第一道最小的分布特點，在拆除第三道支撐后，其余兩道支撐軸力增幅均較為明顯;距離基坑越近，越靠近土方先期開挖位置的地下管線沉降變形越大，無壓力管線比壓力管線變形大;基坑開挖對距離基坑一倍坑深外的建筑物沉降影響較小;圍護樁深層水平位移實測值、內(nèi)支撐軸力實測值均小于理正計算值。研究結(jié)果可為類似地鐵深基坑圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵深基坑? 內(nèi)支撐? 現(xiàn)場監(jiān)測

地鐵建設(shè)已經(jīng)成為我國各大城市地下空間開發(fā)的重點方向，其中地鐵車站大部分采用明挖法施工。我國幅員遼闊，地鐵明挖車站深基坑工程地質(zhì)條件復雜，區(qū)域性強。城市市區(qū)內(nèi)地上、地下構(gòu)建筑物密集，對變形控制要求高，深基坑支護設(shè)計理念已由傳統(tǒng)的強度控制轉(zhuǎn)向變形控制。因此，開展城市地鐵深基坑現(xiàn)場監(jiān)測，對于理解和掌握深基坑變形趨勢與規(guī)律具有重要意義。喬亞飛、丁智、郭利娜、武朝軍、李淑等人對我國不同地區(qū)地鐵深基坑變形與圍護結(jié)構(gòu)受力特性等做過相關(guān)的研究工作。本文以石家莊市地鐵某明挖車站深基坑工程為背景，分析了該車站基坑標準段一個較典型斷面的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，并與理正計算結(jié)果進行了對比，研究結(jié)果可為類似地鐵深基坑圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工提供參考。

1? 工程概況與地質(zhì)條件

1.1 工程概況

該地鐵車站為地下二層雙柱三跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，車站覆土約3.5m，該車站標準段寬度21.1m，盾構(gòu)段寬度25.3m，車站長度232.0m。車站主體基坑標準段深約17.4m，端頭井深約19.0m。車站主體采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐圍護形式（第一道為鋼筋混凝土支撐，第二、三道為鋼支撐）。車站主體結(jié)構(gòu)采用明挖法施工，車站兩端均為盾構(gòu)始發(fā)井。

1.2 工程地質(zhì)條件

地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）及第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3al+pl）。場區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水，主要含水層為砂土、卵礫石土?？睖y期間地下水埋深38.6～39.2m（高程32.39～32.91m）。地下水主要接受大氣降水、地表水入滲及地下徑流補給，排泄方式以人工開采為主。

2? 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)

主體圍護結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐，冠梁頂距地面約1.5m，采用300mm鋼筋混凝土擋墻支護，鉆孔灌注樁（C30）采用Φ800@1200mm，嵌固深度約6.3m，樁頂冠梁（C30）截面尺寸1200mm×900mm，鋼圍檁（Q235）采用2工45b的組合截面型式。

3? 變形觀測結(jié)果分析

監(jiān)測數(shù)據(jù)分析選取標準段一個較典型測試斷面進行分析，該主測分析斷面監(jiān)測點布置如圖1所示，DB代表地表沉降觀測，GXC代表管線沉降觀測，JCJ代表建筑物沉降觀測，ZQT代表深層水平位移觀測，ZQS代表樁頂水平位移觀測，ZQC代表樁頂豎向位移觀測，ZL代表軸力監(jiān)測。

3.1 地表沉降分析

基坑兩側(cè)地表沉降趨勢并不一致，DB17觀測點一側(cè)地表沉降隨著基坑開挖逐漸增大，越靠近基坑的位置，地表沉降量越大，地表沉降最大9.5mm，距離基坑邊緣2.0m;而DB11觀測點一側(cè)地表變形則表現(xiàn)出明顯的上抬趨勢，最大上升數(shù)值為2.4mm，距離基坑邊緣約5.0m。

3.2 樁頂位移分析

圖1為主測分析斷面樁頂位移觀測結(jié)果，其中圖（a）為水平位移，正值表示樁頂向基坑內(nèi)偏移，負值表示樁頂向基坑外偏移;圖（b）為豎向位移，正值表示樁頂上抬，負值表示樁頂下沉。從圖1（a）可以看出，該測試斷面樁頂水平位移向ZQS11測點所在側(cè)偏移，由于鋼筋混凝土支撐作用，對側(cè)樁頂水平位移數(shù)值基本相等，偏移方向一致，最大水平位移為-18.8mm;從圖1（b）可以看出，樁頂豎向位移表現(xiàn)出一側(cè)上抬、一側(cè)下沉的特點，ZQC11側(cè)樁頂呈上抬趨勢，上抬位移最大值3.6mm，ZQC17側(cè)樁頂呈下沉趨勢，下沉位移最大值約為2.6mm。

3.3 基坑周邊管線沉降分析

污水管線距離基坑約4.0m，最大沉降為10.9mm，最大上抬位移為3.9mm;雨水管線距離基坑約10.0m，最大沉降為10.2mm，最大上抬位移為2.6mm;由此可見，基坑開挖對距離較近的管線影響更為明顯。兩條管線沉降發(fā)展趨勢基本一致，均為靠近基坑兩側(cè)端頭井位置處的沉降較大，靠近車站中部位置處均出現(xiàn)上抬現(xiàn)象，這與槐安橋站土方開挖的順序密切相關(guān)，因為槐安橋站兩側(cè)端頭井處均為盾構(gòu)始發(fā)井，該站土方開挖是從南北兩側(cè)的端頭井同時開始向車站中部進行的，所以才會出現(xiàn)如圖所示的管線沉降分布特點。

3.4 基坑周邊建筑物沉降分析

該建筑物位于基坑東側(cè)，磚混結(jié)構(gòu)，地上五層，基礎(chǔ)埋深約2.0m，距離基坑約18.0m;建筑物沉降前期增幅較大，后期趨于穩(wěn)定，最大沉降4.2mm;由于建筑物距基坑邊緣約一倍坑深的距離，所以基坑施工對建筑物沉降影響較小。

3.5 支撐軸力分析

從內(nèi)支撐軸力監(jiān)測結(jié)果可以得出，基坑開挖至基底后，內(nèi)支撐軸力分布特點為第一道支撐受力最小，約100kN，第三道支撐軸力最大，最大值約400kN，第二道支撐軸力僅次于第三道支撐軸力，軸力值在300kN左右;在第三道支撐拆除后，第一道支撐與第二道支撐軸力都有顯著提高，第二道支撐軸力達到約500kN，第一道支撐軸力值達到約400kN。

3.6 與理正計算結(jié)果的對比分析

實測內(nèi)支撐軸力變化趨勢與設(shè)計計算結(jié)果基本一致，當基坑開挖至設(shè)計基底標高后，三道內(nèi)支撐軸力分布特點為第三道支撐軸力最大，第一道支撐軸力最小;拆除第三道支撐時，第二道支撐軸力增幅最大。除第一道支撐外，第二、三道支撐實測軸力最大值均小于設(shè)計計算軸力值，實測軸力最大值約為計算軸力值的30%。

樁身深層水平位移最大值約9.3 mm，理正計算值為17.8mm，均發(fā)生在距坑底約1/5坑深位置，實測位移最大值約為計算最大值的52%。

4? 結(jié)語

本文通過對該地鐵明挖車站深基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，得出如下結(jié)論：（1）圍護樁深層水平位移在后續(xù)主體結(jié)構(gòu)樓板達到設(shè)計強度后拆除鋼支撐的過程中仍有緩慢增長，實測位移最大值約為計算最大值的52%，均發(fā)生在距坑底約1/5坑深位置。（2）圍護結(jié)構(gòu)體系中的內(nèi)支撐軸力在基坑挖至設(shè)計基底時，總體呈現(xiàn)出第三道支撐軸力最大、第一道支撐軸力最小的分布特征，當拆除第三道支撐時，第一、二道支撐軸力增幅較大;除第一道鋼筋混凝土支撐外，其余鋼支撐實測軸力最大值約為計算軸力值的30%。（3）基坑施工對距離基坑一倍坑深外的建筑物沉降影響較小;基坑施工對距離基坑越近的地下管線變形影響越大，無壓力管線較壓力管線變形大。

參考文獻

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[3] 宋楊，武文娟，姜云亭，等.石家莊市某深基坑的變形觀測分析與研究[J].地下空間與工程學報，2015， 11（增2）： 826-831.