地鐵車站深基坑施工圍護結構及周邊環境監測與分析

明成銀 程荷蘭 胥 穩 王燕芳

(1.江蘇省地質礦產局第一地質大隊，江蘇 南京 210041； 2.南京坤拓土木工程科技有限公司，江蘇 南京 210041)

0 引言

隨著城市建設的發展，地鐵車站深基坑工程逐漸增多。深基坑工程是一項涉及多學科的復雜巖土工程問題，在基坑開挖過程中由于原有土體應力平衡的改變，從而引起周邊土體沉降造成不利影響。目前，在地鐵車站基坑施工中為避免其不利影響，最常用、最有效的方法是在基坑開挖過程中對坑底土體變形、圍護墻體變形、周邊建筑物沉降等實施動態監測，并對施工全過程進行信息化管理[1-3]。

基坑設計、施工、監測是深基坑工程的質量保證，通過現場監測數據的處理分析可以及時發現問題，對局部設計方案或現場施工進行改進或調整，收集數據、總結經驗，盡可能減小對周邊環境的影響，為基坑設計理論提供依據。

1 工程概況

該地鐵車站位于丁字路口南側，采用三層島式站臺，車站中心底板埋深23.2 m，車站凈長134.43 m，凈寬20.3 m，結構頂板覆土3.1 m～3.3 m。周邊臨近居民住宅及大學建筑位于基坑變形主要影響區域內，地下管線密集，場地內地下水位較高且含水量豐富，這些因素為現場施工帶來一定難度，因此采用信息化施工和現場監測十分必要。

綜合考慮地質條件、周邊環境復雜程度、該基坑特點，并結合周邊城市地鐵基坑設計施工經驗，本車站采用地下連續墻的圍護結構形式。以位于車站西北角的大廈2層鋼筋混凝土框架結構的裙樓為例，此處基坑開挖深度25.6 m，裙樓邊緣至車站主體圍護邊緣25.2 m，如圖1所示。

2 監測項目與目的

基坑從南端頭至北端頭采用“中拉槽、后退式”分層開挖，測點布置主要選擇在2倍以上基坑開挖深度范圍內布設，監測項目主要包括圍護結構和周邊環境監測，主要有圍護樁頂水平位移及沉降監測、支撐軸力監測、基坑外地下水位監測、周邊地下管線沉降監測、周邊建筑物沉降監測等。

地鐵車站結構復雜、工法多、規模大、地質條件差，在施工及監測的過程中應及時處理監測數據，及時反映工程施工所造成的影響，判斷前一步施工工藝和施工參數是否符合預期要求，以確定和優化進一步的施工參數，做好信息化施工，達到安全、經濟的目的。

3 監測結果及分析

3.1 周邊建筑物沉降監測結果分析

周邊建筑物測點按從大到小自車站北端頭起依次分布，其沉降變化曲線如圖2所示。圖2中，裙樓沉降大致分為3個階段，第1階段為均勻沉降階段，各測點沉降量較小且基本一致，由開挖準備階段基坑擾動所致；第2階段為差異沉降階段，該階段沉降量迅速增大，離端頭井最遠的Jc27測點的沉降最大，順著基坑開挖方向最大沉降量逐漸減小；第3階段為穩定沉降階段，各測點沉降速率逐漸減緩并趨于穩定，沿建筑物方向各測點間的差異沉降在1.2 mm～4.33 mm之間，在差異沉降控制范圍內，未引起該建筑物出現裂縫的現象。

3.2 圍護結構支撐軸力監測結果分析

支撐軸力測點Zg7-3,Zg6-2,Zg5-3自車站北端頭起依次分布，其軸力變化曲線如圖3所示。圖3中，基坑處于底板澆筑及地下室結構施工期間，各支撐軸力的變化存在一定的波動并基本保持穩定，是受溫度變化、外部荷載以及施工技術等的影響[3]。從測點Zg5-3到測點Zg7-3，其支撐軸力逐漸減小，正是由于長條形深基坑分層、分段施工過程中所呈現的時空效應。在基坑開挖過程中，坑壁土體側壓力迅速傳遞給支撐，為保證基坑穩定在土體卸荷過程中及時支護，盡量減少無支撐暴露時間，防止產生過大側向位移。

3.3 基坑外地下水位監測結果分析

地下水位測點SW23,SW15,SW14,SW12自車站北端頭起依次分布，其水位變化曲線如圖4所示。在施工準備階段水位明顯上升，是因為遇到了降雨；基坑開挖初期，各觀測井水位均有不同程度的下降且下降速率很大；在地下結構施工階段地下水位基本穩定，觀測井SW14的水位最高，可能與該處圍護結構的密封效果有關。本車站基坑承壓水被地下連續墻圍護結構隔斷，采用坑內疏干、降壓的方式，不會降低坑外承壓水頭，亦不會出現因坑內抽排承壓水而導致坑外地面沉陷的情況，降水對周邊環境影響非常小。

4 結論

1)在車站基坑施工過程中分層、分段施工，順著基坑開挖方向各測點的沉降量逐漸減小，反映了基坑施工過程的時空效應。周邊建筑物受基坑施工影響，但是差異沉降在控制范圍內，未引起該建筑物開裂。

2)支撐軸力受溫度變化、外部荷載以及施工技術等的影響，在基坑開挖過程中合理掌握開挖次序及時安裝支護，盡量減少無支撐暴露時間防止產生過大側向位移。

3)在基坑開挖初期地下水位下降速率很大，隨著基坑施工的進行趨于穩定?；油獾叵滤坏姆€定性受當地的氣候、圍護方案和施工組織設計等因素影響。