基于監(jiān)測數(shù)據(jù)深基坑開挖對臨近地鐵站影響分析

張 柯

（深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司,廣東 深圳 518000）

1 引言

深基坑工程是城市建設(shè)過程中常見的工程。隨著城市用地的逐漸緊張,深基坑施工過程中周邊重要建筑物越來越多,尤其是城市軌道交通工程[1-3]。地鐵運(yùn)力強(qiáng)、速度快已經(jīng)逐漸成為城市交通樞紐的重要組成部分[4-6],臨近地鐵深基坑工程開挖后對地鐵的影響分析是十分重要的。結(jié)合創(chuàng)智天地大廈項目工程為例,對基坑施工過程中地鐵監(jiān)測方法及監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行研究,分析基坑施工對地鐵的影響。

2 基坑工程概況

創(chuàng)智天地大廈項目基坑占地面積約5600 m2,基坑深約14.3 m~15.0 m。局部電梯井及集水坑位置分布基底深坑,基底高程-9.8 m~-11.3 m,超深約3 m。

基坑南北向較長,長寬分別約為135 m及55 m,基坑?xùn)|側(cè)為正在施工的基坑,基坑主要采用樁錨支護(hù)；南側(cè)為科技南二路,距離坑邊約4 m~5 m；北側(cè)為科技南一路,旁邊為地鐵科技大廈項目；西側(cè)為地鐵一號線深大站及其出口,主體結(jié)構(gòu)距基坑邊線約1.5 m。

基坑安全等級為一級?；优R近地鐵側(cè)采用咬合樁加內(nèi)支撐的支護(hù)形式,南北側(cè)采用排樁支護(hù),支護(hù)樁采用旋挖成樁,內(nèi)支撐主要為鋼筋混凝土角撐及對撐,共布置兩道,在基坑?xùn)|側(cè)利用儲能大廈地下室外墻作為支撐點。支撐立柱采用鋼構(gòu)柱,立柱樁為旋挖灌注樁,在局部支撐格間現(xiàn)澆混凝土板形成整體,以增加支撐水平剛度,考慮利用砼板堆放一定的施工材料荷載。對基坑壁采用掛網(wǎng)噴砼,以防止樁間土體塌落。

3 地鐵監(jiān)測方案

道中間為深大地鐵站,緊鄰基坑邊緣為地鐵站C出口。監(jiān)測對象為上下行線隧道結(jié)構(gòu)、運(yùn)營線路軌道、出口過道及地表建筑物。

監(jiān)測方法：地鐵隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測采用自動全站儀極坐標(biāo)法自動化觀測,出口過道及地面建筑物沉降監(jiān)測采用數(shù)字水準(zhǔn)儀按二等水準(zhǔn)精度測量。

3.1 監(jiān)測基準(zhǔn)點及變形點的布設(shè)

3.1.1 監(jiān)測基準(zhǔn)點

地鐵監(jiān)測區(qū)域位于深大站區(qū)段,與本項目相鄰的北側(cè)為地鐵科技大廈項目,考慮到有施工影響,將本項目監(jiān)測基準(zhǔn)點設(shè)置在變形區(qū)的南端。在上行線和下行線隧道變形監(jiān)測區(qū)域的南端分別設(shè)立4個基準(zhǔn)點（共8個基準(zhǔn)點）。

本項目變形監(jiān)測區(qū)域為地鐵站內(nèi),變形區(qū)中部為地鐵屏蔽門,由于條件限制,中部無法布設(shè)工作基點,因此,將工作基點布置在變形監(jiān)測區(qū)域外的一端（南端）,在工作基點上架設(shè)自動化全站儀。自動化全站儀通過基座固定在洞壁特制角鐵支架上。

3.1.2 監(jiān)測點布置

根據(jù)本項目地鐵監(jiān)測方案要求,監(jiān)測內(nèi)容為：深大站C出口地表建筑物及垂直電梯井沉降監(jiān)測；地鐵站C出口過道結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測；基坑施工區(qū)段地鐵上、下行線軌道及隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測?，F(xiàn)場布設(shè)監(jiān)測點時由地鐵運(yùn)營公司人員陪同,共同確定監(jiān)測位置。

①地鐵深大車站C出口地表建筑物沉降監(jiān)測,沿建筑物四周布置,點位設(shè)置在建筑物的主要結(jié)構(gòu)位置,共布設(shè)建筑物監(jiān)測點10個（其中垂直電梯井4個）,編號為D01~D10。建筑物監(jiān)測點標(biāo)志見圖1。

基坑西側(cè)為地鐵1號線,分為上下行線2條隧道,兩隧

②地鐵站C出口過道結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測,靠近基坑邊的出口過道結(jié)構(gòu)布設(shè)監(jiān)測點,按3 m~5 m間距布置,共布設(shè)監(jiān)測點10個,編號為D11~D20。

③基坑施工區(qū)段地鐵運(yùn)行軌道及隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動化監(jiān)測,監(jiān)測點布置在隧道側(cè)壁及軌道道床上。靠近本工程基坑的為地鐵上行線,按10 m1個斷面布置,共布置16 個斷面,每個斷面3 點,共布設(shè)48 個監(jiān)測點；下行線距基坑施工區(qū)較遠(yuǎn),其影響相對較小,因此,按20 m1個斷面布置,共布置8個斷面,每個斷面3 點,共布設(shè)24 個監(jiān)測點。

在上、下行線隧道側(cè)壁每個斷面布置1個觀測點,軌道道床每個斷面布置2 個變形觀測點。編號為：上行線采用代碼為“S”+斷面編號+監(jiān)測點號,如“S1-1、S1-2、S1-3”；下行線采用代碼為“X”+斷面編號+監(jiān)測點號,如“X1-1、X1-2、X1-3”。各斷面監(jiān)測點布置見圖2。

3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

3.2.1 自動化數(shù)據(jù)采集

地鐵軌行區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集使用AutoMoS自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)。圖3 為AutoMoS系統(tǒng)組成框圖。

圖3 自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)AutoMos系統(tǒng)組成

3.2.2 人工數(shù)據(jù)采集

人工數(shù)據(jù)采集工作作為自動化數(shù)據(jù)采集的補(bǔ)充方式,地表建筑物及出口過道結(jié)構(gòu)在不需要實時監(jiān)測的情況下進(jìn)行,采用人工采集完成。監(jiān)測點安裝完畢后采集初始數(shù)據(jù),工程施工過程中定期進(jìn)行監(jiān)測。

4 地鐵監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

地鐵監(jiān)測內(nèi)容為：上行線隧道及軌道道床變形監(jiān)測、下行線隧道及軌道道床變形監(jiān)測、地鐵出入口（地表建筑物和過道）變形監(jiān)測。

4.1 地鐵上行線監(jiān)測

本工程基坑施工期間地鐵上行線隧道結(jié)構(gòu)實施變形監(jiān)測429 次。上行線布設(shè)監(jiān)測斷面16 條,斷面間距10 m,每條斷面3 個監(jiān)測點（如S1-1、S1-2、S1-3）,其中“-1”為隧道側(cè)墻點,“-2、-3”為軌道道床監(jiān)測點。從監(jiān)測數(shù)據(jù)看,監(jiān)測斷面S11、S12、S13共9 個監(jiān)測點變形量超出預(yù)警值（5 mm）,其中位移最大量為6.6 mm（S13-1）,沉降最大為6.7 mm（S11-3）。變形較大點數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1。

表1 上行線隧道結(jié)構(gòu)位移較大點數(shù)據(jù)

4.2 地鐵下行線監(jiān)測

地鐵下行線隧道結(jié)構(gòu)實施變形監(jiān)測339 次。下行線布設(shè)監(jiān)測斷面8條,斷面間距20 m,每條斷面3 個監(jiān)測點（如X1-1、X1-2、X1-3）,其中“-1”為隧道側(cè)墻點,“-2、-3”為軌道道床監(jiān)測點。數(shù)據(jù)顯示,下行線隧道結(jié)構(gòu)變形相對較小,位移最大量為4.6 mm（X8-1）,沉降最大為4.5 mm（X8-1）,變形預(yù)警值為5 mm。變形較大點統(tǒng)計見表3、表4。

表3 下行線隧道結(jié)構(gòu)位移較大點數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表4 下行線隧道結(jié)構(gòu)沉降較大點數(shù)據(jù)統(tǒng)計

4.3 地鐵出入口監(jiān)測

地鐵出入口監(jiān)測位置為深大地鐵站C出口行人過道和地面建筑物,數(shù)據(jù)顯示,地面建筑物沉降5 mm~8 mm,行人過道沉降2 mm~4 mm。監(jiān)測期間地鐵出入口地面建筑物10 個監(jiān)測點累計沉降全部超出預(yù)警值（5 mm）,其中監(jiān)測點D09累計沉降8.4 mm,此點已超出報警值（8 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。

變形較大點數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表5。

表5 地鐵出入口沉降較大點數(shù)據(jù)統(tǒng)計

5 結(jié)論

（1）從總的監(jiān)測成果上看,地鐵出入口地面建筑物和隧道結(jié)構(gòu)部分監(jiān)測點變形量超出預(yù)警值和報警值,但未達(dá)到控制值,基坑施工對地鐵結(jié)構(gòu)未造成太大的影響。

（2）監(jiān)測過程中地鐵出入口地面建筑物有9個監(jiān)測點累計沉降量超出預(yù)警值,1個監(jiān)測點超出報警值；地鐵上行線隧道結(jié)構(gòu)2個監(jiān)測點累計位移量和9個監(jiān)測點累計沉降量超出預(yù)警值。