成都砂卵地層大型地鐵基坑施工穩定性監測

徐少平

(中鐵十三局集團有限公司 第五工程公司，成都 610041)

隨著我國基礎建設高速發展，高層建筑地下室、地鐵以及城市地下空間的開發利用使得與深基礎相關的大基坑的開挖和支護技術快速發展，深基坑開挖支護技術的應用和研究日益重要［1-3］。然而，地鐵車站基坑工程往往會因地質條件的改變，基坑本身結構復雜以及周邊建筑物距離較近，使得其開挖施工方案、作業順序、圍護結構以及穩定性分析尤顯重要。

本文針對成都將軍衙門地鐵車站大型基坑開挖過程的強度與穩定問題，即基坑變形和土與支護結構的共同作用等問題，運用基坑理論、土力學理論、分析技術和監測技術對其進行研究，為基坑開挖邊坡穩定與結構安全提供可靠依據和有力保證。

1 砂卵地層大型地鐵車站基坑

成都將軍衙門地鐵車站為地下二層島式站臺車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺層。車站位于小南街與少城路交叉路口以東，人民公園內。車站基坑地處川西平原岷江水系Ⅰ級階地，為侵蝕～堆積地貌，站區地形有起伏，地面高程501.86～504.65 m，基坑工程地處砂卵石地層。車站總長138 m，基坑最大開挖深度19.2 m。擬建車站東側、南側為人民公園，西端為小南街，北側是少城路。少城路寬度為28 m，小南街寬度為28 m，兩條路交通繁華，車流量很大。車站周邊道路地下管線主要有雨污水、給水、電力、電信及煤氣等5類管線。

車站主體結構長達138 m，故縱向采用“先支撐后開挖”的原則分層開挖［4］，從上往下每層采用挖掘機自西向東開挖。基坑內土方分6步按臺階式整體后退式挖土，每層開挖深度為4～5 m，剩余少量土方無法用挖掘機開挖時則采用吊車吊土運至基坑外，土方全部挖完后，用吊車將挖掘機吊出。

結合車站的地質與周邊實際條件，采用支撐和土釘墻掛網噴射混凝土的聯合圍護方案進行施工［5］。車站主體及附屬結構基坑支撐體系采用直徑 φ600 mm(壁厚12 mm)的鋼支撐進行支撐，主體結構角部采用鋼筋混凝土角撐支撐。

2 監測方案

依據監測技術與方法［6-7］，為能更好地確保基坑穩定，在基坑開挖過程中對地表沉降、地表水平位移、錨桿(索)軸力、基坑圍圍建筑物變形等進行全過程監測。

2.1 監測項目

監測項目及監測儀器等見表1。

表1 監測項目

2.2 測點埋設及監測方法

2.2.1 地表沉降監測

1)測點埋設與布置 測點埋設以5點為一組，每組測點均垂直于車站方向，與基坑兩邊對稱布置。測點分別距圍護結構 2.5 m，5 m，8 m，12 m，17 m，對于不同剖面位置均需設測點。測點設于自然路面下，每個測點均用φ12 mm圓鋼，圓鋼長0.6 m，埋地深度為0.5 m，四周用混凝土圍護，其上用2 cm厚鋼蓖子保護。測點埋設如圖1所示。

2)監測方法 結合將軍衙門站實際情況，高程控制網按二級變形測量等級布設。水準基點布設在遠離車站的地表，采用混凝土基本標石。工作基點布設在距基坑40 m以外的建筑物上，采用在建筑物上埋設混凝土標石。工作基點與水準基點間設聯系點標識，用于工作基點與水準基點的檢測，共同構成復合水準路線。工作基點埋設完成15 d后，按二級水準測量技術要求進行工作基點的高程引測，引測時采用往返觀測。水準基點每一個月檢測一次，工作基點每隔半個月或當懷疑工作基點變動時與水準基點聯測一次，以檢測工作基點的穩定性。

圖1 地表測點布置(單位:mm)

2.2.2 水平位移監測及沉降監測

1)測點埋設 沿線路方向在冠梁上每20 m設置測點，且測點宜布置在兩根支撐的跨中。冠梁上鉆φ16 mm測孔，埋設時將長20 cm，φ12 mm的鋼筋植入冠梁內使鋼筋與冠梁結為整體，可隨冠梁變化而變，鋼筋頭超出冠梁1～2 cm。

2)監測方法 基坑水平位移監測采用軸線法也即視準線法，在該線的兩端設置工作基點 A、B。測量基點A、B設置在基坑一定距離的穩定地段，對于有支撐的圍護結構，基坑角點的水平位移通常較小，這時可將基坑角點設為臨時基點C、D。在每個工況可以用臨時基點監測，變換工況時用基點 A、B測量臨時基點C、D的側向水平位移，再用此結果對各測點的側向水平位移值作校正。

2.2.3 鋼支撐軸力監測

1)測點埋設 鋼支撐軸力測點盡量與樁頂變形測點布設在同一斷面上，每層鋼支撐最少選取支撐總數的30%設置測點。

2)監測方法 振弦式軸力計安裝前，在空載狀態下連接頻率接收儀與振弦式軸力計，測定初始穩定的頻率。然后在鋼支撐的一端通過安裝架安裝軸力計。鋼支撐施加預應力前測讀出它的初始頻率，當在鋼支撐上施加的預應力達到設計標準值后，開始正常測量。

2.3 監測工作程序(見圖2)

圖2 監測工作流程

2.4 監測結果

基坑水平位移監測選擇有代表性的CX05號測點，該測點基坑內側位移監測結果如下:從2008年10月10日開始到2009年2月13日結束，隨著開挖后時間的延續，在某個深度的水平位移由小逐漸增大。如在地面以下0.5 m土體，最初水平位移為0，開挖10 d后位移達3 mm，其變形速率為0.3 mm/d。再往后變形速率稍小，小于0.2 mm/d且越來越小，最大累加位移為7.44 mm。另外，在同一位置不同深度，其水平位移由大到小變化。如在開挖施工后第20 d，在0.5 m深位置位移為5.73 mm，在10 m深位置位移為4.42 mm，在17.5 m深位置位移為0.25 mm。從監測數據看，基坑最大水平位移為7.44 mm，按確定的基坑開挖方案及圍護參數可以保證基坑穩定、結構安全。

3 結論

1)按研究出的砂卵地層大型地鐵基坑開挖技術及圍護結構可以滿足成都將軍衙門車站基坑開挖施工的實際需要，現場監測結果表明其基坑土體最大水平位移為7.44 mm，能夠保證基坑穩定和結構安全。

2)依據監測技術與方法確定的砂卵地層大型地鐵基坑施工穩定監測項目、監測方法、監測程序能夠得到較為準確的基坑地表沉降、地表水平位移、錨桿(索)軸力、基底回彈、基坑內外地下水位等數據，可以為全過程施工提供可靠依據。

［1］楊立軍.某基坑支護工程局部垮塌事故剖析［J］.山西建筑，2009(26):90-91.

［2］胡建華，謝石連，付奕.復雜環境下深大基坑工程設計與施工［J］.建筑施工，2009(5):424-426.

［3］高江.城市地鐵車站施工方法選擇研究［J］.工程建設與設計，2009(9):128-131.

［4］柯書梅.地鐵車站基坑工程設計與施工［J］.巖土工程界，2008(11):50-55.

［5］陳丹.深圳填海區地鐵基坑圍護結構設計［J］.鐵道標準設計，2009(10):57-60.

［6］唐世強.地鐵深基坑支護體系內力及變形規律分析［J］.鐵道建筑，2008(11):35-39.

［7］夏才初，李永盛.地下工程測試理論與監測技術［M］.上海:同濟大學出版社，1999.