某地鐵站深基坑開挖監測分析

□文/汪晨晨 劉 龍 孫巍巍

地鐵以運輸能力強、運輸速度快等優點成為城市建設可持續發展、改善城市交通狀況的重要途徑之一；而隨之面臨的深基坑開挖過程中如何保證基坑穩定和周邊構筑物安全問題成為研究熱點[1～3]。在實際工程研究方面：楊守興等[4]研究得出錨索預應力的變化規律并且發現樁錨支護這種形式的圍護結構能夠控制深基坑的水平變形；陳福建等[5]通過開挖過程中下穿高架橋段深基坑監測數據，總結了圍護樁和地表位移、橋墩豎向位移變化規律；江杰等[6]、黃鐘暉等[7]基于廣西南寧市的深基坑監測數據，總結了該地區復雜環境下基坑支護變形規律；王海超等[8]通過監測數據與數值模擬，得出圍護結構位移與連續墻深度變化規律。本文通過對廣東佛山市某地鐵站深基坑施工過程實時監測，分析地下連續墻墻體水平位移、周邊地表沉降和地下水位的變化規律，為同地區相似工程提供參考。

1 工程概況

某地鐵站主體結構基坑長473.60 m，深約16.58 m，標準段寬19.7 m，為單柱雙跨兩層的結構形式，屬深基坑工程。該站標準段基坑比較規則，圍護結構采用800 mm 厚地下連續墻，開挖前采用深井降水，標準段設三道內支撐：第一道是700 mm×900 mm 的混凝土主支撐，肋撐尺寸為500 mm×700 mm；第二道是1 000 mm×1 100 mm的混凝土主支撐，肋撐尺寸為600 mm×800 mm；第三道支撐為φ609 mm，t＝16 mm鋼支撐。

2 地質及水文條件

該站場地屬于三角洲平原地貌，地勢平坦，地面高程1.70～4.80 m；河涌、魚塘位置地面高程較低，為-0.13～0.16 m；受人類建設活動影響，地面現狀稍有起伏。地下連續墻底部嵌入強風化巖層，基坑底部主要處于淤泥質土層、粉質黏土層，局部處于沖洪積砂層、殘積土層。地下水埋深較淺；每年4～10月為雨季，大氣降雨充分，地下水位會略有上升；而在冬季因降水減少，地下水位隨之下降，變幅為2.5～3.0 m/a。

3 監測內容及測點布置

對深基坑開挖過程中圍護結構及周邊環境進行全面實時監測。監測項目主要為墻頂水平位移、地下水位和周邊地表豎向位移；監測內容為GB 50911—2013《城市軌道交通工程監測技術規范》規定的應測項目，采用現場巡視檢查和儀器測試結合的方式進行監測。

墻體水平位移監測點布設于鉆孔樁（地下連續墻）內，各測點間距30 m，共布設55孔，編號ZQT-01～ZQT-55?；又車呢Q向位移測量點布置在斷面和垂直基坑的方向上，標準斷面沿基坑兩側各布設3個點，間距分別為2、3、5 m，編號為DBC-i-j(i表示測點位置；j表示測點編號)?；铀槐O測點沿基坑外側土體間隔約20 m 布設，共布設53 孔，編號為DSW-01～DSW-53。見圖1。

圖1 地鐵站監測點

4 監測數據分析

4.1 斷面地表沉降

為了解開挖對周邊地表沉降影響，選取深基坑具有代表性的兩個斷面上的測點為研究對象，正值和負值分別代表上升和沉降。斷面2 位于深基坑的中部，斷面3位于基坑的東側。見圖2和圖3。

圖2 斷面2地表沉降變化

圖3 斷面3地表沉降變化

從圖2 和圖3 可以看出，隨著深基坑開挖的進行，各測點沉降先緩慢增大，然后隨著開挖深度加大沉降明顯增大，最大沉降量為-114.86 mm(DBC-02-06)和-125 mm(DBC-03-06)。

斷面2和斷面3沉降曲線有共同的現象：地表沉降變化最大的點并不是離基坑最近的點，最大沉降發生在距離基坑大約10 m處的監測點DBC-02-06和DBC-03-06 上，即開挖深度的0.6 倍距離處，最大沉降位置不隨施工進度而變化，符合有支護基坑樁后地表沉降的變化規律?；痈浇牡乇沓两翟谠试S的變形范圍內；可以看出，基坑支護體系穩定安全。

4.2 墻體水平位移

對地下連續墻墻體水平位移的監測能夠直觀反映基坑內深層土體的位移狀態，本文選取具有代表性的測斜點ZQT-01，取現場不同工況下的監測結果繪制墻體水平位移。隨時間及深度變化曲線，見圖4。

圖4 墻體水平位移變化曲線

從圖4 可以看出：基坑開挖第一層土體到第一道混凝土支撐架設完成期間，墻體的水平位移近似一條直線，這是由于基坑開挖深度較淺，混凝土支撐承受了主要的土壓力；第一道混凝土支撐架設完成到第二道混凝土支撐架設完成期間，隨著開挖深度的增加，墻體所受側向土壓力隨之增大，墻體開始明顯向基坑內傾斜，位移明顯增大，最大位移7.09 mm 位于基坑深度8.5 m 附近；第二道支撐架設到第三道鋼支撐架設完成期間，墻體水平位移進一步增大，最大位移12.08 mm位于基坑深度9.5 m處；第三道支撐架設完成至底板澆筑完成期間，墻體水平位移還在增大，但是增大幅度減小，這是受兩道混凝土支撐和鋼支撐的共同作用，墻體水平位移變形受到限制，墻體下部的水平位移沒有發生明顯的變化，這是因為底板很好地約束了連續墻底部位移，所以變形不大；底板澆筑完成后，墻體水平位移達到最大值12.95 mm，因為土體應力釋放存在時間效應，所以墻體最大水平位移出現在底板澆筑完成后。從整個監測過程來看，曲線呈拋物線形，符合多層內支撐圍護結構的變形規律。

4.3 地下水位

開挖過程中監測點水位隨時間變化曲線見圖5。圖5中，正負值分別表示水位上升與下降。

圖5 地下水位變化

從圖5 可以看出：除DSW-01 外的其余測點水位變化量比較穩定，但測點DSW-01 最大沉降變化量940 mm 仍小于控制警報值1 000 mm?？紫冻袎核突鶐r裂隙水是場地的主要地下水類型，由于孔隙承壓水主要存在于粉細砂中，而巖裂隙水主要存在于強、中等風化巖中，這兩種地下水都不具有承壓性，加上基坑內降水合理，所以開挖時地下水位變化波動較小。

5 結論

1）監測結果表明，深基坑的圍護結構和多道支撐對開挖變形有明顯的限制作用，周邊地表沉降隨著開挖深度增加緩慢增大，地表沉降變化最大的點并不是靠近基坑的點，而是發生在開挖深度的0.6倍距離處，最大沉降的位置不會隨施工的進行發生改變。

2）混凝土支撐+鋼支撐組合能夠滿足現場施工和結構設計要求，從整個監測過程來看，墻體水平位移曲線隨開挖深度變化有明顯的特征：兩頭小、中間大，呈拋物線形；這也符合多層內支撐圍護結構的變形規律。從監測數據也可以看出第一道混凝土支撐和底板對墻體有較強的約束作用。

3）該地區地鐵站的深基坑監測數據分析結果表明，基坑開挖時地下水變化幅度不大，對類似環境的工程具有指導意義。