深圳灣創(chuàng)新科技中心基坑及地鐵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

肖佳軍

（深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司,廣東 深圳 518109）

1 引言

深基坑工程是城市建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常遇到的巖土工程問(wèn)題。基坑開挖深度大、巖土體性質(zhì)變化大,很多區(qū)域發(fā)生了基坑垮塌事件,造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。因此,在基坑開挖后,制定合理的基坑監(jiān)測(cè)方案,是十分必要的?？杉皶r(shí)獲取基坑變形數(shù)據(jù),為基坑垮塌提供預(yù)報(bào)、預(yù)警數(shù)據(jù),從而降低基坑垮塌造成的風(fēng)險(xiǎn)[3-4]。

深圳灣創(chuàng)新科技中心項(xiàng)目建設(shè)用地3.9 萬(wàn)m2,建筑群地下三層。基坑輪廓整體呈長(zhǎng)方形,南北向較長(zhǎng),長(zhǎng)寬分別約為215 m及167 m,周長(zhǎng)約740 m。

2 工程概況

基坑?xùn)|側(cè)為高新南環(huán)路,距離約為13.0 m；南側(cè)為地鐵二號(hào)線(蛇口線）科苑站及其C出口,出口距離基坑邊約2.0 m～6.8 m,車站主體距離基坑邊約20.8 m；西側(cè)為科苑南路,距離基坑約24 m；北側(cè)為高新南九道。

基坑開挖深14.4 m～18.3 m,局部深坑約24.3 m,為一級(jí)基坑?；又饕捎脴跺^支護(hù),臨近地鐵側(cè)采用咬合樁加內(nèi)支撐的支護(hù)形式。

基坑南側(cè)區(qū)域臨近地鐵側(cè)采用咬合樁,中北側(cè)采用樁錨支護(hù),旋噴樁止水。對(duì)基坑壁采用掛網(wǎng)噴砼,以防止樁間土體塌落。

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

深圳灣創(chuàng)新科技中心基坑及地鐵監(jiān)測(cè)工作已結(jié)束,監(jiān)測(cè)期間受工程施工影響,部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形較大,且變形量超出預(yù)警值和允許值。

監(jiān)測(cè)過(guò)程中地鐵出入口地面建筑物有12 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量超出預(yù)警值,11 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)超出報(bào)警值,1 個(gè)點(diǎn)超出允許值；基坑周邊地面4 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量超出預(yù)警值。共發(fā)出預(yù)警13 次,報(bào)警13 次。

3.1 地鐵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

地鐵監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：上行線隧道及軌道道床變形監(jiān)測(cè)、下行線隧道及軌道道床變形監(jiān)測(cè)、地鐵出入口（地表建筑物和過(guò)道）變形監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置見圖1。

圖1 地鐵隧道監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置示意圖

3.1.1 地鐵上行線監(jiān)測(cè)

基坑施工期間地鐵上行線隧道結(jié)構(gòu)實(shí)施變形監(jiān)測(cè)278 次。上行線布設(shè)監(jiān)測(cè)斷面12 條,斷面間距20 m,每條斷面3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（如S1-1、S1-2、S1-3）,其中“-1”為隧道側(cè)墻點(diǎn),“-2、-3”為軌道道床監(jiān)測(cè)點(diǎn)。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看,各監(jiān)測(cè)斷面數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定,各點(diǎn)位都沒(méi)有超出預(yù)警值,其中位移最大量為2.1 mm（R01-1）,沉降最大為1.7 mm（R01-1）。

3.1.2 地鐵下行線監(jiān)測(cè)

地鐵下行線隧道結(jié)構(gòu)實(shí)施變形監(jiān)測(cè)364 次。下行線布設(shè)監(jiān)測(cè)斷面24 條,斷面間距10 米,每條斷面3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（如X1-1、X1-2、X1-3）,其中“-1”為隧道側(cè)墻點(diǎn),“-2、-3”為軌道道床監(jiān)測(cè)點(diǎn)。數(shù)據(jù)顯示,下行線隧道結(jié)構(gòu)變形較小,位移最大量為3.0 mm（L12-1）,沉降最大為3.7 mm（L09-3）,變形預(yù)警值為5 mm。變形較大點(diǎn)統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 下行線隧道結(jié)構(gòu)變形較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.1.3 地鐵出入口監(jiān)測(cè)

地鐵出入口監(jiān)測(cè)位置為科苑地鐵站C出口行人過(guò)道和地面建筑物,數(shù)據(jù)顯示,地面建筑物沉降7.2 mm～10.6 mm,行人過(guò)道沉降2.5 mm～8.4 mm。監(jiān)測(cè)期間地鐵出入口地面建筑物12 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降全部超出預(yù)警值（5 mm）,11 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)超報(bào)警值（8 mm）,1 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)超允許值（10 mm）。建筑物沉降主要發(fā)生在基坑支護(hù)樁施工及土方開挖期間,之后沉降較為緩慢,直至穩(wěn)定。

變形較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見圖2。

圖2 地鐵出入口沉降較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2 基坑監(jiān)測(cè)

基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：基坑周邊道路及管線沉降監(jiān)測(cè)、基坑周邊燃?xì)夤艿莱两当O(jiān)測(cè)、基坑支護(hù)樁頂沉降和水平位移監(jiān)測(cè)、基坑支撐立柱樁沉降監(jiān)測(cè)；基坑底部位移及隆起監(jiān)測(cè)；支護(hù)樁深層水平位移監(jiān)測(cè)、基坑支撐梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)、基坑周邊地下水位監(jiān)測(cè)、基坑錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

3.2.1 基坑周邊地表沉降監(jiān)測(cè)

基坑周邊地表沉降監(jiān)測(cè)375 次。數(shù)據(jù)顯示,基坑周邊地表沉降較大,沉降量35 mm～134 mm區(qū)間,其中沉降量大于80 mm以上點(diǎn)為：C01、C02-1、C14～C21,最大沉降為134.6 m（C19）,此點(diǎn)沉降量超出設(shè)計(jì)預(yù)警值120 mm,點(diǎn)位位于基坑北側(cè)管線。沉降主要發(fā)生在基坑開挖期間,之后沉降較為緩慢,基坑回填完畢后,各點(diǎn)已處于穩(wěn)定狀態(tài)。

累計(jì)沉降較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 基坑周邊地表及管線變形較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2.2 基坑周邊燃?xì)夤艿莱两当O(jiān)測(cè)

基坑周邊燃?xì)夤艿莱两当O(jiān)測(cè)301 次。數(shù)據(jù)顯示,沉降較大點(diǎn)為：RQ01 A～RQ05 A,最大沉降為-54.9 mm（RQ04 A）,此點(diǎn)位于基坑?xùn)|側(cè)燃?xì)夤艿馈３两抵饕l(fā)生在基坑開挖期間,之后沉降較為緩慢,基坑回填完畢后,各點(diǎn)已處于穩(wěn)定狀態(tài)。累計(jì)沉降較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 基坑周邊燃?xì)夤艿雷冃屋^大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2.3 基坑支護(hù)樁頂沉降監(jiān)測(cè)

基坑支護(hù)樁進(jìn)行了340 次沉降監(jiān)測(cè)。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看,基坑支護(hù)樁沉降8 mm～29 mm不等,沉降量均未達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)警值（32 mm）,沉降最大點(diǎn)為CW01,此點(diǎn)位于基坑北側(cè)。累計(jì)沉降量大于20 mm以上點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見圖3。

圖3 基坑支護(hù)樁頂沉降較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2.4 基坑支撐立柱樁沉降監(jiān)測(cè)

基坑支撐立柱樁進(jìn)行了119 次沉降監(jiān)測(cè)。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看,基坑支撐立柱樁沉降6 mm左右,沉降量未達(dá)到預(yù)警值（16 mm）,沉降最大點(diǎn)為L(zhǎng)C07。各點(diǎn)累計(jì)沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見圖4。

圖4 基坑支撐立柱樁沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2.5 支護(hù)樁頂水平位移監(jiān)測(cè)

基坑冠梁水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿基坑邊線每15 m左右布置一個(gè),共布設(shè)35 個(gè),編號(hào)為CW01～CW35。埋設(shè)方法如下：首先在基坑邊的支護(hù)樁冠梁頂鉆孔,在孔內(nèi)埋設(shè)強(qiáng)制對(duì)中L型棱鏡,用膨脹螺絲固定點(diǎn)位。

工程施工期間對(duì)支護(hù)樁冠梁進(jìn)行了水平位移監(jiān)測(cè),共監(jiān)測(cè)533 次。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看,基坑存一定程度位移,位移量19 mm～31 mm區(qū)間,位移主要發(fā)生在2016 年8 月至2017 年10 月基坑土方開挖期間,之后位移較為緩慢。至監(jiān)測(cè)結(jié)束,各點(diǎn)位移量均未達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)警值,基坑回填完畢后,各點(diǎn)已處于穩(wěn)定狀態(tài)。

本工程基坑最大位移點(diǎn)為CW30,此點(diǎn)位于基坑?xùn)|側(cè)中部,累計(jì)位移量為31.3 mm,設(shè)計(jì)預(yù)警值為32 mm,允許值為40 mm。支護(hù)樁冠梁水平位移量統(tǒng)計(jì)見圖5。

圖5 基坑支護(hù)樁頂位移較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2.6 支護(hù)樁深層水平位移監(jiān)測(cè)（測(cè)斜）

基坑支護(hù)樁測(cè)斜孔共計(jì)布設(shè)14個(gè),其中基坑北側(cè)布置3個(gè),南側(cè)布置3個(gè),西側(cè)4個(gè),北側(cè)4個(gè),監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)CX01（PZ166）、CX02（PZ134）、CX03（PZ109）、CX04（PZ66）、CX05（PZ38） 、CX06、CX07（BZ140）、CX08（BZ98）、CX09（BZ78）、CX10（BZ57）、CX11（BZ12）、CX12（PZ247）、CX13（PZ225）、CX14（PZ203）,同時(shí)利用支護(hù)樁號(hào)進(jìn)行編寫。觀測(cè)點(diǎn)CX06施工期間遭到破壞。從基坑支護(hù)樁測(cè)斜數(shù)據(jù)看,各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均有位移,位移部位位于測(cè)斜孔的頂部或上部,位移量7 mm～28 mm不等,累計(jì)位移最大點(diǎn)為CX03（PZ109）,此點(diǎn)位于基坑北側(cè)東段。累計(jì)位移量大于20 mm以上的點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 基坑支護(hù)樁深層位移量統(tǒng)計(jì)

3.2.7 基坑支撐梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在受力、變形較大且有代表性的部位。平面上選擇在主支撐梁的中間部位,基坑支撐應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)共布設(shè)61 個(gè)（其中第一道28 個(gè),編號(hào)Y1-1～Y1-28；第二道28 個(gè),編號(hào)Y2-1～Y2-28；第三道5個(gè),編號(hào)Y3-1～Y3-5）。本工程基坑支撐梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)共布設(shè)61 個(gè)（第一道支撐和第二道支撐各布置28 個(gè),第三道支撐布置5 個(gè)）。施工期間進(jìn)行了支撐應(yīng)力監(jiān)測(cè),從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看,各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均有不同程度變化,其中第一道支撐應(yīng)力最大點(diǎn)為Y1-1,應(yīng)力值981.30 kN,控制值為3583 kN；第二道支撐應(yīng)力最大點(diǎn)為Y2-21,應(yīng)力值1791.40 kN,控制值為4096 kN,第三道支撐應(yīng)力最大點(diǎn)為Y3-1,應(yīng)力值1274.86 kN,控制值為1969 kN。數(shù)據(jù)較大點(diǎn)統(tǒng)計(jì)見表5。

表5 基坑支撐梁應(yīng)力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 單位：kN

3.2.8 地下水位監(jiān)測(cè)

本工程地下水位進(jìn)行了409次監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)孔共11個(gè),其中基坑?xùn)|側(cè)2個(gè)、西側(cè)4個(gè)、北側(cè)2個(gè)、南側(cè)3個(gè)。

從總的水位數(shù)據(jù)看,各觀測(cè)孔水位變化量介于+1.53 m～-5.52 m之間。其中水位下降較大的點(diǎn)為SW05、SW09、SW10,基坑開挖期間水位出現(xiàn)較為明顯的下降,累計(jì)下降超出預(yù)警值（2 m）,基坑回填之后水位處于緩慢變化狀態(tài)。

水位變化數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表6。

表6 水位累計(jì)變化統(tǒng)計(jì) 單位：m

3.2.9 錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)

本工程基坑布設(shè)錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)48 個(gè),其中（第一層14 個(gè)、第二層16 個(gè)、第三層13 個(gè)、第四層5 個(gè)）,布點(diǎn)間距按每層約50 m～60 m布置,局部重要位置加密布設(shè),編號(hào)采用樁號(hào)+每層的流水號(hào)組成,如第一層M1-1（17）、M1-2（44）……,第二層M2-9（348）、M2-10（385）……。本工程錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)共48 個(gè),其中第一層14個(gè)、第二層16 個(gè)、第三層13 個(gè)、第四層5 個(gè)。錨索應(yīng)力第一層進(jìn)行了443 次監(jiān)測(cè),第二層進(jìn)行了431 次監(jiān)測(cè),第三層進(jìn)行了345 次監(jiān)測(cè),第四層進(jìn)行了199 次監(jiān)測(cè)。

從各點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看,錨索拉力有所增大,個(gè)別點(diǎn)也有衰減現(xiàn)象,錨索拉力增大最大值為99.7 kN（M1-5/158）,各點(diǎn)應(yīng)力值均未達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)警值。錨索應(yīng)力累計(jì)變化較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表7。

表7 錨索應(yīng)力變化量統(tǒng)計(jì)

續(xù)表7

4 結(jié)論

從監(jiān)測(cè)結(jié)果上看,地鐵出入口地面建筑物大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形量超出預(yù)警值和報(bào)警值,其中有1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)超出允許值；地鐵隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形量相對(duì)較小,變形量均未達(dá)到預(yù)警值。施工期間周邊地面沉降較大,個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量已經(jīng)超出設(shè)計(jì)預(yù)警值；基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有一定程度變形,最終變形量未達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)警值,施工期間基坑總體穩(wěn)定。截止目前,各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)已穩(wěn)定,基坑及地鐵變形量均在可控范圍,基坑回填后各監(jiān)測(cè)對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)。