李柏君

沈陽鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司

地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測分析及應(yīng)用

李柏君

沈陽鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司

因?yàn)槭艿搅烁浇h(huán)境、圖紙條件以及施工技術(shù)等等因素的影響，深基坑作為一個(gè)十分復(fù)雜的工程，因此為了保證其可以安全進(jìn)行施工，需要做好的是深基坑變形監(jiān)測技術(shù)，不斷提升深基坑施工的質(zhì)量。

地鐵深基坑；檢測；質(zhì)量

1、工程概況

某工程車站斷面復(fù)雜，基坑深12.5m，長177.3m，最寬處達(dá)30.7m，屬大跨度、變截面、長條形深基坑?；颖眰?cè)距離康苑路(路下埋有水、電、氣等管線)規(guī)劃紅線7m左右，基坑南側(cè)有兩幢房子(淺基礎(chǔ))，其中距離6層房宅10m，距離5層教學(xué)樓9m，應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)。基坑西側(cè)距離科華路(路下埋有水、電、氣等管線)規(guī)劃紅線7m左右，且該路是中心交通主干道，是本次支護(hù)重點(diǎn)和難點(diǎn)?；?xùn)|側(cè)，距離正在建設(shè)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(gè)基坑四周外圍采用雙排雙頭深層攪拌樁形成一個(gè)封閉的止水帷幕，同時(shí)，整個(gè)基坑采用“外止內(nèi)排”的降水方案，坑內(nèi)共布置15口管井，管井深為-18m，坑頂做排水系統(tǒng)。

2、設(shè)計(jì)方案

考慮到周邊地鐵車站、盾構(gòu)及地下通道影響，基坑支護(hù)安全等級(jí)取為一級(jí)，采用內(nèi)支撐體系進(jìn)行基坑支護(hù)。其中：①基坑?xùn)|側(cè)北段及基坑南側(cè)采用旋挖咬合樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu);②基坑?xùn)|側(cè)南段征得地鐵公司同意后利用該車站原有連續(xù)墻(厚度800mm)作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)為保持地鐵車站受力平衡，基坑內(nèi)支撐軸線標(biāo)高與地鐵三號(hào)線福田站樓板軸線標(biāo)高相一致;③基坑南側(cè)臨近深南大道輔道，支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)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(hù)亦采用咬合樁，樁底入基坑底6.0m;④基坑西側(cè)及北側(cè)場地較空曠，采用旋挖樁+樁間旋噴止水。

3、設(shè)計(jì)方案優(yōu)化通

通過對該工程的地質(zhì)報(bào)告和原設(shè)計(jì)計(jì)算書及方案進(jìn)行細(xì)致的分析和研究，首先對土方開挖外運(yùn)路線進(jìn)行了重新規(guī)劃，地下室施工方案進(jìn)行了優(yōu)化，原本北東側(cè)道路計(jì)劃為外運(yùn)土方線路，經(jīng)業(yè)主同意，優(yōu)化后直接從東側(cè)放坡修建臨時(shí)便道，從東側(cè)直出，利用業(yè)主東側(cè)原有道路，從東側(cè)市政道路外運(yùn)土方，因此北東側(cè)臨時(shí)道路在地下室施工期間不承載重車壓力，靠近東側(cè)地下室底板混凝土采用地泵澆筑，西側(cè)地下室底板混凝土則在距離邊坡12m遠(yuǎn)的市政道路采用天泵澆筑。

4、基坑監(jiān)測的工程數(shù)據(jù)分析

針對基坑監(jiān)測中周期性采集的支護(hù)結(jié)構(gòu)形變、深層土體位移、地下水位等相關(guān)數(shù)據(jù)，采用Excel表格進(jìn)行數(shù)據(jù)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(shè)37個(gè)沉降觀測點(diǎn)，完成基坑坡頂?shù)某两涤^測224次。監(jiān)測過程中，基坑坡頂?shù)睦塾?jì)最大沉降量為12.40mm，發(fā)生在C22#測點(diǎn);最大位移速率為1.175mm/d，發(fā)生在C27#測點(diǎn)，各沉降觀測點(diǎn)的累計(jì)沉降量、位移速率均未超過預(yù)警值;沿基坑坡頂布設(shè)37個(gè)水平位移觀測點(diǎn)，坡頂?shù)睦塾?jì)最大水平位移量為14.0mm，發(fā)生在C20#測點(diǎn);最大水平位移速率為1.00mm/d，發(fā)生在C14#測點(diǎn)。各水平位移觀測點(diǎn)的累計(jì)水平位移量、水平位移速率均未超過預(yù)警值。

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

(3)周邊地表沉降觀測：沿基坑周邊地表布設(shè)55個(gè)沉降觀測點(diǎn)，共完成周邊地表的沉降觀測153次。監(jiān)測過程中，周邊地表的累計(jì)最大沉降量為3.22mm，發(fā)生在D33#測點(diǎn);最大位移速率為0.090mm/d，發(fā)生在D2#測點(diǎn)和D35#測點(diǎn)，但各沉降觀測點(diǎn)的累計(jì)沉降量、位移速率均未超過預(yù)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(gè)水位觀測孔，共布設(shè)4個(gè)水位觀測點(diǎn)，完成地下水位觀測217次，對基坑邊坡及周邊路面進(jìn)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(fā)生在S1#測點(diǎn)。經(jīng)對基坑監(jiān)測的相關(guān)分項(xiàng)進(jìn)行系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測匯總，各監(jiān)測項(xiàng)目的累計(jì)變化量及變化速率均未超過預(yù)警值;監(jiān)測結(jié)束時(shí)，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(wěn)定;地下水位均無明顯變化;各處裂縫均無明顯發(fā)展的趨勢，判定該基坑安全、穩(wěn)定、可靠。

5、地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測結(jié)果

基坑北側(cè)周邊建筑物設(shè)沉降檢測點(diǎn)15個(gè)(C1～C15)，C6監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)沉降量最大，其沉降量為-8.05mm，基坑周邊建筑建筑物各監(jiān)測點(diǎn)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?；幽蟼?cè)道路累計(jì)沉降最大為-29.29mm(C18)，未出現(xiàn)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(jié)構(gòu)施工不影響周邊建筑物主體結(jié)構(gòu)的安全和使用?；游鱾?cè)邊坡土體及支護(hù)結(jié)構(gòu)變形較大，部分監(jiān)測點(diǎn)已出現(xiàn)嚴(yán)重超出預(yù)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(xiàn)較明顯的裂縫。基坑?xùn)|側(cè)道路上設(shè)沉降點(diǎn)5個(gè)(C6-C20)，C17、C18監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)沉降量最大，其沉降量分別為-26.64mm，-29.29mm，其他各監(jiān)測點(diǎn)變化相對較小。

6、結(jié)語

深基坑監(jiān)測涉及支護(hù)水平與位移測量、周邊構(gòu)筑物監(jiān)測、深層土體位移與地下水位監(jiān)測等諸多內(nèi)容，同時(shí)作為巖土工程的重要分類，深基坑開挖具有區(qū)域性強(qiáng)、綜合性高與環(huán)境效應(yīng)顯著等特點(diǎn)，與工程地質(zhì)條件的關(guān)聯(lián)度較大，同基坑周邊滲流與施工條件密切相關(guān)，伴隨深基坑開挖過程中的土體蠕變影響，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的應(yīng)力不斷變化，使得土體強(qiáng)度降低、穩(wěn)定性較差，因此加強(qiáng)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、回歸分析或GM(1，1)灰色系統(tǒng)理論等方法，對所采集的基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行建模處理，預(yù)測基坑結(jié)構(gòu)將來某時(shí)刻的變形趨勢，對健全施工監(jiān)督管理、提升基坑開挖的經(jīng)濟(jì)性，具有重要的社會(huì)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)效益。

[1]朱占國，趙文，李慎剛，紀(jì)新博，唐志揚(yáng).地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2013，05：1109-1114.

[2]潘培強(qiáng).地鐵深基坑施工中支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測分析[J].湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，04：105-108.