某地鐵車站基坑監(jiān)測結(jié)果分析

胡雷鳴

(上海巖土工程勘察設(shè)計研究院有限公司，上海 200433)

0 引言

基坑監(jiān)測是唯一的、有效監(jiān)護方法，利用監(jiān)測所獲得的信息隨時掌握基坑結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境變化程度和發(fā)展趨勢，及時對異常情況采取對策，防止事故發(fā)生［1］。

本文選取了某特殊地鐵車站基坑作為實例，基坑為南北走向，凈寬27 m，長約70 m，開挖深度約10 m，基坑?xùn)|西兩側(cè)均做放坡處理，放坡高度約7.5 m。圍護結(jié)構(gòu)采用直徑1.2 m鉆孔灌注樁，樁深約35 m，樁底入巖，坑外設(shè)置寬5.8 m重力式擋墻，支撐采用較為少見的直徑800 mm、壁厚16 mm的雙拼鋼支撐(與冠梁錨固)，因特殊原因只設(shè)置了首道鋼支撐，坑內(nèi)滿堂高壓旋噴加固。基坑?xùn)|側(cè)邊坡布有一根直徑1.4 m原水管，基坑周邊無其他管線及建筑。

分析監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，本基坑?xùn)|西側(cè)冠梁頂呈統(tǒng)一向西側(cè)位移趨勢，最大位移量接近20 mm，采用旋噴加固及灌注樁結(jié)構(gòu)有效控制了圍護樁深層水平位移，錨固型鋼支撐撓曲量達40 mm，支撐軸向受力較大，橫向彎矩較小。

1 地質(zhì)條件及工程概況

根據(jù)地質(zhì)勘查資料顯示，場地勘探深度以內(nèi)可分為①，③，⑥，⑧，⑨等5個大層，細劃為14個亞層。地層自上而下依次為:①1層雜填土、①2層素填土、②2層砂質(zhì)粉土、④2層淤泥質(zhì)粘土、④3層淤泥質(zhì)粘土、⑥1層淤泥質(zhì)粘土、⑥2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑧1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑧2層粉質(zhì)粘土、⑧3層含粘性土砂質(zhì)粉土、⑨層含泥角礫、⑩2層強風化凝灰質(zhì)砂巖、⑩3層中風化凝灰質(zhì)砂巖。

本基坑坑內(nèi)及坑外土體前期受擾動較大，根據(jù)勘察單位提供的基坑?xùn)|西兩側(cè)土體的靜力觸探曲線以及分層土體的物理力學(xué)指標的變化差異，基坑西側(cè)坑外擾動土體與未擾動土體分界面位于⑥1層中部以上，基坑?xùn)|側(cè)坑外擾動土體與未擾動土體分界面位于⑥1層中部以上，距卸載后現(xiàn)狀地面絕對標高12 m左右。

場區(qū)地表水主要為基坑?xùn)|側(cè)的建設(shè)河，暴雨時河水位迅速上升。擬建場地淺層地下水屬孔隙性潛水，主要賦存于表層填土及②2層粉土中，由大氣降水和地表徑流補給，地下水位隨河水位變化。

2 基坑主要監(jiān)測內(nèi)容及結(jié)果分析

2.1 水平位移監(jiān)測

2.1.1 水平位移監(jiān)測方法

受現(xiàn)場條件限制，為盡可能方便地觀測邊坡及冠梁頂水平位移，減少多次設(shè)站帶來的系統(tǒng)誤差，將基準點設(shè)于西側(cè)距離基坑約50 m的邊坡坡頂，并在基準點以西、以北兩側(cè)約120 m處分別設(shè)置穩(wěn)定的東西、南北向后視點，以分別校正基準點坐標變化。

采用獨立自由坐標系，為方便計算，同時考慮到基準點A與東西向后視點B的連線垂直于基坑，故每次監(jiān)測時首先設(shè)定AB方向的坐標方位角為0°，由此測得B點坐標以及南北向后視點C的坐標，根據(jù)以上兩個穩(wěn)定后視點的坐標變化來校正設(shè)站點A的坐標。根據(jù)已校正后的基準點坐標，后視B點定向(后視點B點坐標始終不變)，采用極坐標的方法，測得各個位移測點的位移量。

2.1.2 水平位移監(jiān)測布置與結(jié)果分析

由于基坑西側(cè)放坡較緩，而東側(cè)放坡較陡，水土壓力相對較大，在東側(cè)邊坡及東西兩側(cè)基坑冠梁頂設(shè)置水平位移監(jiān)測點，如圖1所示。

圖1 水平位移監(jiān)測點布置示意圖

實測基坑開挖至底板澆筑完成，基準點A的位移量達13 mm，方向向東(坑內(nèi));東、西側(cè)冠梁頂累計最大位移量分別達13 mm(W1測點)、19 mm(W3測點)，東側(cè)一級、二級邊坡最大位移量分別達45.7 mm(Y6測點)、41.5 mm(Y10測點)，位移方向均為向西。

分析監(jiān)測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場工況不難發(fā)現(xiàn)，基坑?xùn)|、西兩側(cè)水土壓力差導(dǎo)致基坑冠梁統(tǒng)一向西側(cè)位移，東側(cè)邊坡放坡較陡，位移比西側(cè)較大。

2.2 深層水平位移監(jiān)測

限于篇幅，本文只討論圍護結(jié)構(gòu)深層水平位移變化情況。在東西側(cè)灌注樁內(nèi)均勻布設(shè)測斜孔，測點位置與圖1中冠梁頂位移測點一致。計算中采用測斜孔口為起算點，由上至下計算位移量，孔口位移數(shù)據(jù)采用3.1中冠梁頂位移量。實測基坑開挖至底板澆筑完成5個月時間內(nèi)，西側(cè)圍護樁累計最大位移量達20.4 mm(W7位置處)，東側(cè)圍護樁累計最大位移量達20.0 mm(W4位置處)，位移變化曲線分別如圖2a)和圖2b)所示(位移為正表示向坑內(nèi)位移，反之為向坑外位移)。

分析位移曲線可以看出，由于只設(shè)置首道鋼支撐，樁體位移較為明顯，位移影響深度較大。實際開挖施工中，由于基坑暴露時間較久，由此時空效應(yīng)影響也導(dǎo)致了位移量的進一步增大。

圖2 W7與W4位置處圍護樁深層水平位移歷時變化曲線圖

2.3 支撐應(yīng)力監(jiān)測

本工程中采用左右間距1.3 m、直徑800 mm的雙拼鋼支撐與冠梁錨固的支護方式，每對鋼支撐間距3.5 m。為測得支撐應(yīng)力變化，每對鋼支撐選取其中一根安置鋼弦式表面應(yīng)變計，同時監(jiān)測鋼支撐上、下表皮的軸向與橫向應(yīng)力，布設(shè)與支撐東西端頭距冠梁約50 cm位置處。實測開挖過程中鋼支撐軸向應(yīng)力最大值達80 MPa左右，橫向應(yīng)力最大值在20 MPa左右，已超過本基坑變形控制標準，最大值測點位于基坑中部附近。

2.4 支撐撓曲監(jiān)測

本基坑凈寬達27 m，支撐端頭與冠梁錨固，因此支撐撓曲為重點監(jiān)測項目。為精確測定支撐撓曲量，在支撐中部鋼支撐連接端頭處布設(shè)反射片，采用TCA1800全站儀以及三角高程測量方法。

實測支撐撓曲最大值為+40 mm，超出報警值(30 mm)，發(fā)生在基坑中部偏南側(cè)約8 m位置處NQ8測點。該測點處坑內(nèi)設(shè)有積水井，開挖深度略深，基坑暴露時間相對較長。

結(jié)合現(xiàn)場施工工況可以看出，在基坑開挖過程中，支撐撓曲量持續(xù)增加，在5月20日～7月10日這段時間內(nèi)，由于基坑持續(xù)下挖至坑底標高，撓曲變化速率最大，在7月份底板澆筑完成后，變化速率較為平穩(wěn)。

3 結(jié)語

1)本基坑采用東西側(cè)放坡處理，對于基坑冠梁頂及邊坡坡頂水平位移監(jiān)測尤為重要，實測冠梁頂最大水平位移量接近20 mm。在場地條件不佳，施工影響范圍較廣的基坑周邊布設(shè)位移基準點，需適時校正基準點坐標，防止系統(tǒng)性偏差。2)本基坑采用灌注樁圍護結(jié)構(gòu)，坑內(nèi)滿堂高壓旋噴加固，坑外設(shè)立重力式擋墻，只設(shè)置首道鋼支撐，開挖深度10 m，樁體深層水平位移量在20 mm左右，滿足基坑變形控制標準。3)對于超寬基坑，錨固型鋼支撐撓曲變形量較為明顯，本基坑雖然將雙拼支撐與冠梁和重力式擋墻的壓頂板一起整澆施工，以控制變形，但實測數(shù)據(jù)顯示，支撐撓曲變形量仍然超出變形控制值。

［1］GB 50497-2009，建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］DG/T J08-2001-2006，基坑工程施工監(jiān)測規(guī)程［S］.

［3］劉建航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.