地鐵車站基坑施工變形監測分析及控制措施

伍家贊

廣州地鐵設計研究院有限公司 廣東廣州 510010

摘要：本文主要針對地鐵車站基坑施工的變形監測及控制措施展開了分析，通過結合具體的工程實例，對監測項目及變形分析作了詳細的闡述，并給出了相應的控制措施，以期能為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：地鐵車站；變形監測；控制措施

1 概述

隨著我國城市軌道交通的不斷建設發展，地鐵基坑的施工也得到了相應的重視。而由于各種因素的影響，地鐵基坑存在著變形的問題，因此，對基坑施工進行變形監測尤為重要。我們不僅要做好變形監測的工作，還需要及時采取措施控制好基坑變形的問題。基于此，本文就地鐵車站基坑施工的變形監測及控制措施進行了分析，相信對有關方面的需要能有一定的幫助。

2 工程及地質概況

某地鐵明挖段兼盾構始發井起點里程GDK38+359.000，終點里程GDK38+505.000，總長度146m，基坑分為南北兩個基坑，深度約為19.6～21.7m，對稱布置。圍護結構采用800mm厚地下連續墻及直徑1000mm鉆孔灌注樁，設四道支撐，加一道倒撐，其中第一道支撐為1200mm×800mm的鋼筋混凝土支撐，第二、三、四道及倒撐為直徑Φ600，t=16的鋼管支撐。結構采用雙層單跨結構。

車站范圍內上覆第四系全新統人工堆積層、第四系沖積層、第四系殘積層，下伏基巖為下古生界混合片麻巖。主要地層情況由上至下依次為：素填土、粉質粘土、淤泥質粉質粘土、淤泥質粉質粘土、細砂、中砂、礫砂、粉質粘土、混合片麻巖。地下水主要補給來源為大氣降水，地下水位常年埋深1.5～5.0m，具體巖土物理力學指標設計參數見表1。

表1 巖土物理力學指標設計值

3 監測項目

（1）圍護結構樁頂水平及豎向位移。測點布設：本工程樁頂水平位移及豎向位移共用同一監測點，各測點縱向間距約為15m，共布置46個位移觀測點，水平位移點編號為SPi（i=1-46），沉降點編號為SXi（i=1-46）。

（2）圍護結構深層水平位移。測點布設：在基坑開挖區范圍圍護結構內共埋設58根測斜管，各測點縱向間距約為10～15m，編號為CXi（i=1-58）。

（3）周邊地表沉降。測點布設：在基坑周圍距離坑邊3、6、11、16m處布設沉降觀測點，縱向間距為30m左右。初步設計74個沉降點，編號為DBi-j（i=1-30，表示測點位置；j=1-4表示測點編號）。

（4）基坑外地下水位。測點布設：基坑范圍沿圍護結構外側共布設26個水位觀測孔，編號為SW01-SW26，間距為30m，水位孔深延伸到坑底以下1～3m。

（5）支撐軸力。測點布設：根據設計文件要求，在基坑典型斷面處，埋設鋼筋應力計或者軸力計監測支撐軸力，每道支撐設3對鋼筋應力計，分別設于支撐左右兩側；或者1個軸力計安裝于鋼支撐端部，工程范圍內共設24個觀測斷面，測點編號分別為ZLi-*（i代表監測斷面，i=1-24，*代表斷面上的測點，數值1-4）。各類測點布置見圖1。

圖1 基坑監測剖面圖

（6）明挖基坑監測要求。

基坑開挖過程中應根據監測數據進行信息化施工，及時對開挖方案進行調整；基坑監測以獲得定量數據的專門儀器測量或專用測試元件監測為主，以現場目測為輔；各監測項目在基坑施工影響前應測得穩定的初始值，且不應少于三次；測點及測量設備埋設應符合要求；基坑開挖期間監測頻率如表2所示。

表2 基坑開挖期間監測頻率

4 變形分析

⑴ 監測數據分析

從2013年12月的監測結果來看，各項監測數據分析如下：

圍護結構樁頂水平及豎向位移中，水平位移變化最大的是SP15，向坑內位移0.8mm，變化速率為0.032mm/d，測點SP04的累計變化最大，向坑內位移6.8mm。本月水平位移日變化均小于日報警值（2mm/d），累計值均小于設計報警值基坑開挖深度的0.2%（44mm）。本月豎向位移變化最大的是SX08，下沉7.9mm，變化速率為0.28mm/d，測點SX15的累計變化最大，下沉13.8mm。本月豎向位移日變化均小于日報警值（2mm/d），累計值均小于設計報警值基坑開挖深度的0.2%（44mm）。

圍護結構深層水平位移中，測斜變化最大的是CX37-11，向坑外位移14.8mm，變化速率為0.42mm/d；測點CX40-11變化最大，向坑內位移57.2mm，本月測斜日變化均小于日報警值（2mm/d），累計值大于設計報警值基坑開挖深度的0.2%（44mm）。

周邊地表沉降變化最大的是DB06-1，下沉11.9mm，變化速率為0.43mm/d，測點DB20-3累計變化最大，下沉36.1mm。地表日變化均小于日報警值（2mm/d），累計值DB20-3大于設計報警值20mm。

基坑外地下水位變化最大的是SW06，下降0.686m，變化速率為0.274m/d，測點SW25累計變化最大，下沉4.203m，地下水位累計變化值均小于設計報警值8m。

混凝土支撐鋼筋應力變化最大的是ZL08-1，變化值為8.4MPa壓應力，變化速率為0.30MPa/d，測點ZL08-1累計變化最大，變化值為25.6MPa壓應力，混凝土支撐鋼筋應力累計變化值均小于設計報警值248MPa。

從上述分析可以看出部分側移變形、周邊地表沉降監測值超過了警戒值，地下工程的施工引起側移變形、地表沉降是多方面的，各種因素之間也是相互影響的，施工中各種影響因素的相互疊加和因素之間的相互影響加劇了側移變形和地表沉降等。造成了監測值出現超過警戒值的現象。

⑵影響變形因素分析：

地下水位常年埋深1.5～5.0m，基坑開挖深度19.6～21.7m，水位下降達14.6～20.2m。在基坑開挖的如此短時間中水位下降如此之大，土層在排水固結的過程中地面沉降過大。

第四系全新統沖積層有4.5～20.4m的砂層，稍密且級配較差。基坑降水使地下水位下降，細顆粒物被帶走，孔隙逐漸增大，在密實的過程中沉降側移的超過允許范圍。

在施工過程中未按技術要求的施工方法和施工工序也是造成變形過大的一個重要因素，如機械振動、開挖和降水等。

5 變形控制措施

基坑工程周邊環境復雜，施工時必須采取必要的技術措施及應急方案方能在既保證正常、順利施工外，還能確保其周邊管線及建筑物的安全。地下水位埋藏較淺，含砂層較厚等因素，使得連續墻向基坑內側發生較