地鐵深基坑支護結構變形監測分析及應用

李柏君

沈陽鐵道勘察設計院有限公司

地鐵深基坑支護結構變形監測分析及應用

李柏君

沈陽鐵道勘察設計院有限公司

因為受到了附近環境、圖紙條件以及施工技術等等因素的影響，深基坑作為一個十分復雜的工程，因此為了保證其可以安全進行施工，需要做好的是深基坑變形監測技術，不斷提升深基坑施工的質量。

地鐵深基坑；檢測；質量

1、工程概況

某工程車站斷面復雜，基坑深12.5m，長177.3m，最寬處達30.7m，屬大跨度、變截面、長條形深基坑。基坑北側距離康苑路(路下埋有水、電、氣等管線)規劃紅線7m左右，基坑南側有兩幢房子(淺基礎)，其中距離6層房宅10m，距離5層教學樓9m，應重點保護。基坑西側距離科華路(路下埋有水、電、氣等管線)規劃紅線7m左右，且該路是中心交通主干道，是本次支護重點和難點。基坑東側，距離正在建設的天祿大廈8m。工程擋土方案，-2.1m以下采用鉆孔灌注樁加一層鋼筋砼支撐擋土，-2.1m以上基坑四周土體采用深攪樁擋土。整個基坑四周外圍采用雙排雙頭深層攪拌樁形成一個封閉的止水帷幕，同時，整個基坑采用“外止內排”的降水方案，坑內共布置15口管井，管井深為-18m，坑頂做排水系統。

2、設計方案

考慮到周邊地鐵車站、盾構及地下通道影響，基坑支護安全等級取為一級，采用內支撐體系進行基坑支護。其中：①基坑東側北段及基坑南側采用旋挖咬合樁作為圍護結構;②基坑東側南段征得地鐵公司同意后利用該車站原有連續墻(厚度800mm)作為圍護結構，同時為保持地鐵車站受力平衡，基坑內支撐軸線標高與地鐵三號線福田站樓板軸線標高相一致;③基坑南側臨近深南大道輔道，支護結構外側深度5.6m位置存在一擬建地鐵福田站人行通道，因此基坑支護亦采用咬合樁，樁底入基坑底6.0m;④基坑西側及北側場地較空曠，采用旋挖樁+樁間旋噴止水。

3、設計方案優化通

通過對該工程的地質報告和原設計計算書及方案進行細致的分析和研究，首先對土方開挖外運路線進行了重新規劃，地下室施工方案進行了優化，原本北東側道路計劃為外運土方線路，經業主同意，優化后直接從東側放坡修建臨時便道，從東側直出，利用業主東側原有道路，從東側市政道路外運土方，因此北東側臨時道路在地下室施工期間不承載重車壓力，靠近東側地下室底板混凝土采用地泵澆筑，西側地下室底板混凝土則在距離邊坡12m遠的市政道路采用天泵澆筑。

4、基坑監測的工程數據分析

針對基坑監測中周期性采集的支護結構形變、深層土體位移、地下水位等相關數據，采用Excel表格進行數據匯總分析如下：

(1)基坑坡頂沉降與水平位移：沿基坑坡頂布設37個沉降觀測點，完成基坑坡頂的沉降觀測224次。監測過程中，基坑坡頂的累計最大沉降量為12.40mm，發生在C22#測點;最大位移速率為1.175mm/d，發生在C27#測點，各沉降觀測點的累計沉降量、位移速率均未超過預警值;沿基坑坡頂布設37個水平位移觀測點，坡頂的累計最大水平位移量為14.0mm，發生在C20#測點;最大水平位移速率為1.00mm/d，發生在C14#測點。各水平位移觀測點的累計水平位移量、水平位移速率均未超過預警值。

(2)基坑深層水平位移觀測(測斜)：沿基坑周邊布設15個測斜孔，共完成深層水平位移觀測225次。監測過程中，基坑深層水平位移最大值為16.30mm，發生在X7#測斜孔2.0m處;各測斜孔的累計位移量、位移速率均未超過預警值。

(3)周邊地表沉降觀測：沿基坑周邊地表布設55個沉降觀測點，共完成周邊地表的沉降觀測153次。監測過程中，周邊地表的累計最大沉降量為3.22mm，發生在D33#測點;最大位移速率為0.090mm/d，發生在D2#測點和D35#測點，但各沉降觀測點的累計沉降量、位移速率均未超過預警值。

(4)地下水位與裂縫觀測：在基坑各邊的中心處各布置一個水位觀測孔，共布設4個水位觀測點，完成地下水位觀測217次，對基坑邊坡及周邊路面進行裂縫觀測，共觀測7處裂縫，其中地下水位最大變化量為700mm，發生在S1#測點。經對基坑監測的相關分項進行系統性的數據采集與監測匯總，各監測項目的累計變化量及變化速率均未超過預警值;監測結束時，基坑坡頂沉降、基坑坡頂水平位移、基坑深層水平位移及周邊地表沉降均已趨于穩定;地下水位均無明顯變化;各處裂縫均無明顯發展的趨勢，判定該基坑安全、穩定、可靠。

5、地鐵深基坑支護結構變形監測結果

基坑北側周邊建筑物設沉降檢測點15個(C1～C15)，C6監測點累計沉降量最大，其沉降量為-8.05mm，基坑周邊建筑建筑物各監測點沉降變化均較小。表明基坑開挖對周邊建筑物未造成較大的影響。基坑南側道路累計沉降最大為-29.29mm(C18)，未出現明顯裂縫，基坑周邊建筑物最大沉降量-8.05mm(C6)，地鐵基坑開挖及地下結構施工不影響周邊建筑物主體結構的安全和使用。基坑西側邊坡土體及支護結構變形較大，部分監測點已出現嚴重超出預警值，邊坡土體最大沉降為-101.63mm(W6)，最大水平位移為48mm(W6)，出現較明顯的裂縫。基坑東側道路上設沉降點5個(C6-C20)，C17、C18監測點累計沉降量最大，其沉降量分別為-26.64mm，-29.29mm，其他各監測點變化相對較小。

6、結語

深基坑監測涉及支護水平與位移測量、周邊構筑物監測、深層土體位移與地下水位監測等諸多內容，同時作為巖土工程的重要分類，深基坑開挖具有區域性強、綜合性高與環境效應顯著等特點，與工程地質條件的關聯度較大，同基坑周邊滲流與施工條件密切相關，伴隨深基坑開挖過程中的土體蠕變影響，基坑支護結構所承擔的應力不斷變化，使得土體強度降低、穩定性較差，因此加強深基坑支護結構的變形監測，利用BP神經網絡、回歸分析或GM(1，1)灰色系統理論等方法，對所采集的基坑監測數據進行建模處理，預測基坑結構將來某時刻的變形趨勢，對健全施工監督管理、提升基坑開挖的經濟性，具有重要的社會價值與經濟效益。

[1]朱占國，趙文，李慎剛，紀新博，唐志揚.地鐵深基坑支護結構計算方法研究[J].地下空間與工程學報，2013，05：1109-1114.

[2]潘培強.地鐵深基坑施工中支護結構監測分析[J].湘潭大學自然科學學報，2004，04：105-108.