謝裕春，張 潔，王 琦，占有名，高 虎

（1.北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100020；2.河南鑫亞地質(zhì)礦產(chǎn)有限公司，河南 鄭州 450000）

目前，地鐵深基坑工程已成為城市地鐵建設(shè)的主要組成部分[1-2]。鑒于地鐵深基坑開(kāi)挖平面尺寸大、深度大、暴露時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高等原因[3-4]，監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為地鐵車站信息化施工的重要環(huán)節(jié)[5]。開(kāi)展地鐵車站施工過(guò)程圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律研究對(duì)安全施工和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要價(jià)值[6]。文章依托鄭州地鐵某車站明挖深基坑工程，完成了監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)，分析了該車站部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，給出了地鐵車站施工過(guò)程中深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最大的擴(kuò)大端陽(yáng)角斷面的圍護(hù)樁水平位移、錨索受力及鋼支撐軸力等主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的變化規(guī)律，目的是基本掌握本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)變化動(dòng)態(tài)及安全情況，同時(shí)為鄭州地區(qū)類似深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

車站主體結(jié)構(gòu)采用地下兩層五跨矩形框架結(jié)構(gòu)形式，長(zhǎng)300m，寬39m，深12.5～13.5m?；硬捎谩皹跺^+鋼支撐”支護(hù)體系，車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ800@1200鉆孔灌注樁，豎向采用2排錨索，第1層錨索傾角20°、長(zhǎng)24m、埋深3.5m，第2層錨索傾角18°、長(zhǎng)25m、埋深8.5m。渡線段基坑采用Ф609（t=16mm）鋼管支撐，豎向設(shè)3道鋼支撐?；娱_(kāi)挖過(guò)程穿越地層主要為雜填土、黏質(zhì)粉土及粉質(zhì)黏土，如圖1所示。本場(chǎng)地穩(wěn)定水位埋深為12.2～13.5m，本工程采用坑外降水方式進(jìn)行降水，施工過(guò)程確保地下水位處于底板下0.5～1.0m。

表1 基坑開(kāi)挖穿越地層地質(zhì)

2 監(jiān)測(cè)方案

本次數(shù)據(jù)分析主要考慮樁樁體水平位移、支撐軸力及錨索拉力3個(gè)主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，如表2所示。部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面位置圖如圖1所示，基坑剖面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置剖面圖如圖2所示。

監(jiān)測(cè)頻率：（1）基坑開(kāi)挖期間，1次/d；（2）結(jié)構(gòu)施工期間，1次/2～3d；（3）經(jīng)數(shù)據(jù)分析確認(rèn)達(dá)到基本穩(wěn)定后，1次/月。

表2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)儀器及布點(diǎn)原則

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

由于空間效應(yīng)的影響，基坑陽(yáng)角部位受力情況復(fù)雜，此部位往往是基坑安全的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。結(jié)合本基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)體系，選擇基坑?xùn)|側(cè)擴(kuò)大端北側(cè)陽(yáng)角斷面為研究對(duì)象。本次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析選擇時(shí)間段為基坑開(kāi)挖至基坑主體結(jié)構(gòu)施工完成。

3.1 樁體水平位移

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，選取基坑陽(yáng)角測(cè)點(diǎn)ZQT-18樁體水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其樁體水平位移隨施工過(guò)程變化曲線如圖3所示。

圖1 部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面位置圖

圖2 基坑剖面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置剖面圖

圖3 ZQT-18樁體水平位移隨施工過(guò)程變化曲線

根據(jù)圖3分析如下：（1）2018年10月3日，基坑土方施工開(kāi)挖至地表以下4.2m，現(xiàn)場(chǎng)第一道錨索施工完畢，基坑圍護(hù)樁處于懸臂樁受力狀態(tài)，樁頂水平位移為-2.10mm；樁體水平位移最大值為-2.9mm（3m處）；第一道錨索施工后，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形有明顯抑制作用；由于土方開(kāi)挖深度較小，樁身水平位移的影響深度大約為8m。（2）2018年11月25日，基坑土方施工開(kāi)挖至地表以下10.4m，現(xiàn)場(chǎng)第2道錨索及第3道鋼支撐施工完畢。樁體水平位移最大值為6.8mm（8m處）。（3）2018年12月30日，基坑土方開(kāi)挖完成，樁體水平位移最大值9.9m（10.0m處），最底部樁體水平位移為5.2mm。（4）2019年3月3日，先后拆除第3道和第2道鋼支撐，由圖3中變形曲線可以看出當(dāng)不再進(jìn)行土方開(kāi)挖時(shí)樁體水平位移蠕變?cè)黾恿枯^小。

通過(guò)以上分析可以得到，土方開(kāi)挖的過(guò)程中影響樁體最大水平位移的主要因素是開(kāi)挖深度和基坑保羅時(shí)間。從圖3中變化曲線可以看出，鋼支撐及錨索安裝完后對(duì)圍護(hù)樁繼續(xù)向內(nèi)發(fā)展有一定抑制作用；樁體變形不僅發(fā)生在開(kāi)挖面以上，也延伸到開(kāi)挖面以下。

3.2 錨索拉力

測(cè)點(diǎn)MGL-18-1錨索于2018年9月27日完成安裝，于2018年9月28日正式量測(cè)；測(cè)點(diǎn)MGL-18-2錨索于2018年11月19日完成安裝，于2018年11月21日正式量測(cè)。具體MGL-18-1和MGL-18-2受力隨施工過(guò)程變化曲線如圖4所示。

圖4 MGL-18斷面錨索拉力隨施工過(guò)程變化曲線

由圖4可以看出：（1）受現(xiàn)場(chǎng)天氣變化、建材堆載及車輛運(yùn)輸?shù)纫蛩赜绊?，錨索受力曲線呈輕微波狀變化。（2）第一道和第二道錨索所受拉力均不大，除預(yù)加拉力初期有部分損失外，錨索受力分別處在82～106kN及168～195kN。（3）第1階段錨索所受拉力受張拉伸長(zhǎng)、輕微滑移及黏結(jié)體變形影響等原因，錨索預(yù)應(yīng)力有部分損失，但持續(xù)時(shí)間較短；第2階段錨索所受拉力隨土方開(kāi)挖和內(nèi)支撐施作的變化呈不斷增大趨勢(shì)，這個(gè)階段一直持續(xù)到基坑開(kāi)挖施工完成。

根據(jù)上述分析，建議在進(jìn)行基坑樁錨施工時(shí)，做好錨索拉拔試驗(yàn)，避免預(yù)應(yīng)力損失過(guò)度，引起拉力大幅下降，造成基坑失穩(wěn)；另外，錨索施加預(yù)應(yīng)力務(wù)必要做好充分準(zhǔn)備以免引起錨桿索拉力不足。

3.3 支撐軸力

測(cè)點(diǎn)ZCL-17-2-1鋼支撐軸力計(jì)于2018年9月27日完成安裝，測(cè)點(diǎn)ZCL-17-2-2鋼支撐軸力計(jì)于2018年10月31日完成安裝，安裝完成后即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。ZCL-17-2斷面鋼支撐軸力隨施工過(guò)程變化曲線如圖5所示。

圖5 ZCL-17-1斷面支撐軸力隨施工過(guò)程變化曲線

由圖5可知：（1）在鋼支撐完成最初階段，由于鋼支撐端部鋼板應(yīng)變、鋼圍檁與圍護(hù)結(jié)構(gòu)空隙填充的細(xì)石混凝土破壞以及預(yù)應(yīng)力到位錨固措施不到位等原因引起第一道和第二道鋼支撐預(yù)應(yīng)力分別損失了26.7%和9.4%（分別由197.2kN和298kN減少至144.6kN和270kN）。（2）隨著基坑開(kāi)挖深度不斷加深，開(kāi)挖土體陸續(xù)卸載，基坑主動(dòng)土壓力不斷增加，基坑被動(dòng)土壓力不斷減少，導(dǎo)致樁體水平位移向基坑內(nèi)發(fā)展。由于鋼支撐進(jìn)一步限制圍護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)移動(dòng)，從而造成鋼支撐支撐軸力不斷增大，其變化情況與相應(yīng)位置處樁體水平位移相對(duì)應(yīng)。（3）基底完成后，第一、二道支撐軸力逐漸趨于穩(wěn)定，受到現(xiàn)場(chǎng)材料堆載、施工機(jī)械擾動(dòng)及天氣變化等影響，曲線存在波動(dòng)現(xiàn)象，但總體趨勢(shì)基本保持穩(wěn)定。

以上分析，建議施工單位要關(guān)注鋼支撐安裝質(zhì)量，盡量減少預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大；基坑周邊嚴(yán)禁堆載，減少基坑主動(dòng)土壓力，確?；影踩?/p>

4 結(jié)論

（1）樁體水平位移、錨索拉力及支撐軸力是圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形特征的重要指標(biāo)，本工程在一定深度范圍內(nèi)黏性土地層采用“樁錨+鋼支撐”支撐體系，可以有效地確保基坑穩(wěn)定。

（2）基坑開(kāi)挖過(guò)程影響樁體最大水平位移的因素主要有：基坑開(kāi)挖深度及基坑暴露時(shí)間，樁體水平位移不僅發(fā)生在基坑開(kāi)挖面以上，也會(huì)發(fā)生在開(kāi)挖面以下，因此，要確保足夠的圍護(hù)樁入土深度。

（3）同一斷面上錨索和鋼支撐受力在施工過(guò)程中變化趨勢(shì)一致；基坑錨索和鋼支撐存在應(yīng)力松弛現(xiàn)象，施工過(guò)程中應(yīng)采取科學(xué)措施減小預(yù)應(yīng)力損失。

（4）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)表明，本車站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足要求，但可對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行優(yōu)化。如何根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是下步主要工作。