王天佐 李全文 薛 飛 陳 雷 邱淑豪

(1.紹興文理學院 土木工程學院，浙江 紹興 312000；2浙江省巖石力學與地質災害重點實驗室，浙江 紹興 312000；3.浙江省山體地質災害防治協(xié)同創(chuàng)新中心，浙江 紹興 312000)

0 引言

地鐵車站深基坑施工工程是一項復雜的綜合性巖土工程，一直以來受到人們的關注.其施工過程中對土體的擾動打破了土體的初始應力狀態(tài)，除了影響基坑本身的安全，還會波及基坑周邊環(huán)境，造成重大的損失.因此，在地鐵車站基坑施工期間對基坑及沿線一定范圍內(nèi)的地表、道路、管網(wǎng)、重要建(構)筑物等進行監(jiān)測，確保施工的順利進行是十分必要的.

國內(nèi)外已有學者對基坑工程的變形規(guī)律進行探討研究.Clough等[1]總結了基坑圍護結構的三種基本變形形式，并提出了三種不同土層形式的圍護結構周邊地表沉降分布模式；Ou等[2]總結了臺北地區(qū)基坑最大深層水平位移的位置與變形量的規(guī)律；Ronghua等[3]分析了寧波市福慶路站基坑地下連續(xù)墻的位移、地基沉降和支撐軸力，并提出了控制措施.張建全[4]等對北京某深基坑工程的監(jiān)測結果，分析了基坑開挖初期圍護結構及地表會發(fā)生向上的位移，隨著基坑深層土體的開挖，樁體和土體會發(fā)生較大的位移.王曙光等[5]對基坑周邊環(huán)境變形的控制技術進行了探討分析，并指出基坑工程施工過程中應加強對圍護結構和周邊環(huán)境的監(jiān)測，可通過變形監(jiān)測，實施信息化施工，必要時進行動態(tài)設計、動態(tài)施工.李建[6]結合深基坑的具體案例和監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究在基坑開挖期間和地下工程施工期間的基坑變形規(guī)律，從土力學的角度提出并分析基坑變形產(chǎn)生的機理，以及基坑變形產(chǎn)生的影響因素及應對方法.廖少明等[7]以蘇州廣播電視總臺現(xiàn)代傳媒廣場大尺度深基坑為背景，對比分析了蘇州地區(qū)采用不同擋土結構、不同形狀的大尺度深基坑的變形性狀.夏偉等[8]提出一種基于監(jiān)測點精度要求反推控制網(wǎng)等級的觀測方案，并以蘇州廣濟醫(yī)院基坑為例進行監(jiān)測和預報分析,得到最佳擬合的三次曲線模型.楊仲杰等[9]以鄭新城際線機場站基坑監(jiān)測成果為依據(jù)，分析了基坑在整個工程階段的變形規(guī)律、受力特點,通過將系統(tǒng)采集的實際監(jiān)測值與比擬值進行對比獲得短期預測，對深大基坑自動化系統(tǒng)監(jiān)測的準確性進行了預判.孫鋒剛等[10]通過工程實例，分析了高水位基坑工程開挖對周邊土體地表沉降變形的規(guī)律，針對施工對周邊環(huán)境的影響,提出了控制地表沉降的措施.袁建濱[11]對廣州市獵德變電站基坑的深層水平位移及錨索應力的檢測結果進行了分析，為同類型的基坑設計施工積累了經(jīng)驗.

本文通過對紹興市柯橋區(qū)杭紹城際鐵路的兩座相鄰車站的監(jiān)測結果進行分析，得出深基坑開挖過程引起基坑變形的一些基本規(guī)律，以期對相似工程提供參考.

1 工程概況

笛楊路站距柯華路站約700 m，笛楊路站1號坑(見圖2)和柯華路站基坑(見圖3)位于相鄰地鐵車站，所處地層均為深厚軟土，開挖深度為18.2～18.6 m，圍護形式為地連墻+內(nèi)支撐.

1.1 笛楊路站1號坑概況

車站主體結構為地下二層島式現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，有效站臺長度120.0 m，島式站臺寬度為12.0 m，圍護結構外包長度約為540.3 m，凈寬度為19.3 m.

車站主體結構為地下二層，部分單柱雙跨、部分雙柱三跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構.主體基坑沿群賢路總長540.3 m(外包)，標準段寬20.7 m，小里程端盾構井寬度25.5 m.

圖1 杭州至紹興城際鐵路工程線路走向圖

根據(jù)規(guī)劃地面標高，主體結構頂板覆土為3.0～3.5 m，結構底板基本處于3-1層淤泥質黏土、3-2層淤泥質粉質黏土.

標準段基坑深度約為16～18 m，采用0.8 m厚地下連續(xù)墻+5道內(nèi)支撐+1道倒撐，明挖順作法施工，地下連續(xù)墻標準段深約40 m.

1.2 柯華路站基坑概況

車站主體結構為地下二層島式現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，車站有效站臺長度120.0 m，島式站臺寬度為11.0 m，凈長度約為201.0 m(右線)，凈寬度為18.3 m.群賢路現(xiàn)狀道路寬度為36.0 m，柯華路現(xiàn)狀道路寬度為36.0 m.

車站主體結構為地下二層、單柱雙跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構.主體基坑沿群賢路總長202.6 m(外包)，標準段寬19.7 m，小里程端盾構井段寬度24.5 m，為始發(fā)井，大里程端盾構井段寬度24.9 m，為接收井.

根據(jù)規(guī)劃地面標高，主體結構頂板覆土約3.1 m，結構底板基本處于3-1層淤泥質黏土、3-2層淤泥質粉質黏土.

主體結構標準段基坑開挖深度約16.8 m，采用0.8 m厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐，明挖順作法施工.地下連續(xù)墻標準段深約40.0 m.

兩個基坑位于相鄰位置(見表1)，其地質條件勘察結果如下，可分為10個工程地質層，23個工程地質亞層，詳見表2.兩基坑擬建場地均位于蕭紹虞甬平原區(qū)西部，地形平坦開闊，河岸穩(wěn)定，場區(qū)特殊性巖土為軟土和填土， 軟土地基強度低、 穩(wěn)定性差， 易產(chǎn)生諸如不均勻沉降和變形過大等問題.目前，場區(qū)內(nèi)及其附近不存在對工程安全有影響的滑坡、泥石流、崩塌、地下溶洞、地面塌陷和地裂縫等不良地質影響.所以對兩個基坑變形進行對比分析是十分有價值的.

圖2 笛楊路站1號坑監(jiān)測點布置圖

圖3 柯華路站基坑監(jiān)測點布置圖

表1 不同基坑情況對比

表2 地基土部分物理力學性質指標表

依據(jù)相關規(guī)范，并根據(jù)工程安全等級、工程監(jiān)測等級、工程影響分區(qū)、設計及施工的要求確定杭州至紹興城際鐵路工程笛揚路站、柯華路站具體的監(jiān)測項目如下：

圍護體系：圍護墻頂垂直位移及水平位移、圍護墻體深層水平位移(測斜)；支撐軸力；立柱沉降監(jiān)測；坑外潛水水位；土體測斜；坑內(nèi)水位觀測.

周邊環(huán)境：坑周地表沉降；周邊地下管線垂直位移；周圍建(構)筑物沉降；周圍建構筑物傾斜.

基坑開挖時伴隨著土方的大量卸載，水土壓力重新分布，原有的平衡體系被打破，圍護樁作為維持新平衡體系的重要存在，承受水土壓力而產(chǎn)生變形，在樁頂位置產(chǎn)生水平位移和沉降.為反映施工期間支護體系變形情況，圍護樁頂水平位移及沉降監(jiān)測是必不可少的監(jiān)測內(nèi)容.

地表沉降是地下結構監(jiān)測施工最基本的監(jiān)測項目，它最直接地反映基坑周邊土體變化情況.

基坑系統(tǒng)是否穩(wěn)定首先表現(xiàn)為支撐軸力的變化.基坑若發(fā)生變形，其根源在于力的變化.支護體系外側的側向土壓力由圍護樁體及支撐體系所承擔，當實際支撐軸力與支撐在平衡狀態(tài)下應能承擔的軸力(設計值)不一致時，將可能引起支護體系失穩(wěn).

地下結構的施工會引起周圍地表的下沉，從而導致地面建筑物的沉降，這種沉降一般都是不均勻的，因此將造成地面建筑物的傾斜，甚至開裂破壞，應進行嚴格控制.

2 監(jiān)測結果分析

笛楊路站1號基坑從土方開挖到底板澆筑完成一共用時188 d；柯華路站基坑從土方開挖到底板澆筑完成一共用時190 d，笛揚路1號基坑與柯華路基坑暴露時間相近(見表3).

表3 不同基坑施工時間節(jié)點

2.1 圍護墻頂豎向位移

圖4中，笛楊路站1號坑在基坑開挖初期(2018年3月26日)圍護墻頂開始上抬.隨著開挖深度的增加，圍護墻頂上抬越來越大，在底板澆筑之后(2018年9月30日)，圍護墻頂應逐漸回落，但是由于變形的滯后性，變現(xiàn)為上抬速率逐漸降低；在中板澆筑(2018年12月10日)時達到最大；隨著基坑頂板的澆筑完成(2019年1月19日)，圍護墻頂逐漸回落并趨于穩(wěn)定.圍護墻體豎向位移上抬主要是由于基坑開挖引起的坑底土體回彈，使圍護墻體受土層變形摩擦引起的.

圖5中，柯華路站圍護結構豎向位移隨時間變化曲線與笛楊路站1號坑變化趨勢一致.基坑開挖初期(2018年4月23日)，圍護墻頂上抬較為平緩；隨著基坑開挖深度的加深，圍護墻頂上抬速率越來越大；底板澆筑完成之后(2018年10月30日)，圍護墻體上抬速率趨于平緩，在頂板澆筑完成(2019年2月3日)之后趨于穩(wěn)定.

笛楊路站1號坑和柯華路站基坑的圍護墻頂豎向位移均是上抬的，與歸浩杰[12]測得的圍護墻頂豎向位移的變化規(guī)律是一致的.對比分析圖4和圖5，結合現(xiàn)場實際施工工況可知，隨著底板施工完成，基礎剛度不斷增加，地下結構回筑，圍護墻頂變形趨于穩(wěn)定.其中笛楊路1號基坑圍護結構最終最大上抬量監(jiān)測點為QS2的33.03 mm，柯華路站基坑最終最大上抬量監(jiān)測點為QS4的20.57 mm.結合工況分析可以發(fā)現(xiàn)，笛楊路站1號基坑圍護墻頂最大上抬量約為柯華路站基坑的1.5倍，是由于笛楊路1號基坑在開挖期間，土方開挖鋼支撐未及時架設、附近鋼筋棚堆載以及基坑經(jīng)常滲漏水等原因造成的.

圖4 笛楊路站1號坑圍護墻頂垂直位移時間曲線

圖5 柯華路站基坑圍護墻頂垂直位移時間曲線

2.2 圍護墻頂水平位移

從圖6可以看出，基坑開挖初期(2018年3月26日)，笛楊路站1號坑的圍護墻頂水平位移向內(nèi)偏移明顯，后面隨著第一道砼支撐開始受力，圍護墻頂水平位移較為平穩(wěn)；隨著基坑開挖深度的增加，圍護墻頂繼續(xù)向坑內(nèi)方向偏移，并在最后一層土方開挖完成(2018年8月22日)后達到最大值，緊隨著第五道支撐的安裝及地板開始澆筑一直到底板澆筑完成(2018年9月30日)之后，圍護墻頂水平位移開始向坑外方向偏移，并在底板澆筑完成之后趨于穩(wěn)定.

從圖7可以看出，柯華路站和笛楊路站1號坑的圍護墻頂水平位移變化趨勢一致.基坑開挖初期(2018年4月23日)，圍護墻頂往基坑內(nèi)方向偏移；在土方開挖完成時(2018年10月6日)達到最大值；在底板澆筑完成之后(2018年10月30日)，圍護墻頂水平變形逐漸收斂.

小兒支氣管肺炎是臨床常見呼吸系統(tǒng)疾病,多發(fā)于秋冬季,常見的發(fā)病因素有細菌感染和病毒感染,小兒支氣管肺炎發(fā)病急驟,發(fā)展迅速,如果不能及時的進行治療就會影響患者身體健康和生命安全[1]。本文通過選取我院2016年8月~2017年9月收治的小兒支氣管肺炎患者120例作為研究對象,分析優(yōu)質護理模式對小兒支氣管肺炎療效及肺功能的影響。

結合圖6和圖7，可以看到基坑均是在基坑底板澆筑完成之后開始保持穩(wěn)定的，這說明底板的澆筑對圍護結構的變形起到了很好的抑制作用.

圖6 笛楊路站1號坑圍護墻體水平位移時間曲線

圖7 柯華路站基坑圍護墻體水平位移時間曲線

2.3 坑外地表沉降

圖8中，笛楊路站1號坑在土方開挖初期(2018年3月26日)，地表沉降較為平緩，隨著基坑開挖的進行，地表沉降監(jiān)測點表現(xiàn)有明顯的沉降趨勢；在基坑開挖完成時(2018年8月22日)，笛楊路站1號坑的坑外地表最大沉降在110 mm左右，這是因為笛楊路站1號坑在開挖過程中出現(xiàn)了較為嚴重的滲漏水現(xiàn)象，導致其坑外地表沉降較大；在底板澆筑完成后(2018年9月30日)，地表沉降逐漸趨于穩(wěn)定.

圖9中，柯華路站基坑在土方開挖初期(2018年4月23日)地表沉降速率較低；隨著基坑開挖深度的增加，地表沉降變化速率增大；在基坑開挖完成時(2018年10月6日)，柯華路站基坑的坑外地表最大沉降量在30 mm以內(nèi)，個別地方達到了50 mm(DB15-2)，這是因為在DB15-2旁邊有個鋼筋加工場，鋼筋堆放較多加上施工機械的荷載，導致其地表沉降大于其他地方；在底板澆筑完成后(2018年10月30日)，地表沉降速率明顯減小，并逐漸趨于穩(wěn)定.

笛楊路1號基坑最大沉降點DB4-3的沉降量為-155.55 mm，而柯華路站基坑的最大沉降點DB15-3的沉降量為-72.59 mm.笛楊路站1號基坑地表最大沉降量約為柯華路站基坑地表最大沉降量的2倍.雖然這兩個基坑都出現(xiàn)過滲漏水等現(xiàn)象，但是笛楊路站1號基坑是在開挖過程出現(xiàn)的大面積滲漏水，柯華路站則是基坑開挖完成之后滲漏水，且及時采取了相應的補救措施.說明基坑開挖期間基坑降水止水措施是十分必要的.

圖8 笛楊路站1號坑地表沉降時間曲線

圖9 柯華路站基坑地表沉降時間曲線

2.4 圍護墻體、坑外土體深層水平位移

圖10、圖11反映出在基坑開挖初期，笛楊路站1號坑圍護墻體、坑外土體均發(fā)生向基坑方向的水平位移.且隨著開挖深度的增加，水平位移量越來越大，在第三道砼支撐安裝完成后(2018年5月29日)，水平位移變化量明顯減?。辉诘谖宓乐伟惭b(2018年6月19日)到土方開挖完成(2018年8月25日)這段時間，水平位移變化量比較大；底板澆筑完成(2018年9月30日)之后，水平位移變化量明顯減小.

圖12、圖13中，柯華路站基坑在基坑開挖初期(2018年4月23日)變形量較小，隨著基坑開挖深度的逐步加深，坑內(nèi)外土壓力失衡，圍護墻頂水平位移表現(xiàn)為向坑內(nèi)方向偏移，累計量增大，后期隨著底板澆筑(2018年10月30日)，變形趨于穩(wěn)定狀態(tài).

從圖10至圖13中，對比分析并結合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)可以看到，基坑開挖初始，墻頂向坑內(nèi)位移比較明顯，最大深層水平位移位置在開挖面附近，隨著開挖面不斷下降，其位置也會隨之下降.由于實測監(jiān)測過程會在第一道支撐安裝完成之后進行監(jiān)測，導致深層水平位移曲線圖隨著基坑開挖深度的加深， 會有由“前傾”形逐漸變?yōu)椤胺垂毙蝃13].土體深層水平位移可在一定程度上反映墻體深層水平位移，且各測點的位移增量主要發(fā)生在開挖深度較大且施工持續(xù)時間較長，各種荷載逐漸增大的時間段.底板澆筑完成后，深層水平位移的增量明顯減小，說明底板的澆筑對圍護墻體有明顯的約束作用.

圖10 笛楊路1號坑圍護墻體深層水平位移變化(QT28)

圖11 笛楊路1號坑土體深層水平位移變化曲線(TX8)

圖12 柯華路站基坑圍護墻體深層水平位移變化(QT11)

圖13 柯華路站基坑深層水平位移變化曲線(TX8)

2.5 周邊建筑物沉降

地下結構的施工會引起周圍地表的下沉，從而導致地面建筑物的沉降，這種沉降一般都是不均勻的，因此將造成地面建筑物的傾斜，甚至開裂破壞，應進行嚴格控制.

基坑開挖初期，由于基坑內(nèi)外高差存在產(chǎn)生土壓力差，使得圍護結構變形，土體產(chǎn)生位移，導致臨近建筑基礎與基坑相近一邊產(chǎn)生較大變形而遠離基坑一邊產(chǎn)生較小變形，造成了建筑不均勻變形，產(chǎn)生初步的開裂和損壞.在深基坑開挖進行到使周圍土體產(chǎn)生塑性形變狀態(tài)后，產(chǎn)生地層表面土體不均勻沉降.地層表面不均勻沉降進而使建筑基礎產(chǎn)生不均勻沉降，當建筑基礎不均勻沉降超過承受能力時，建筑構件產(chǎn)生結構性裂縫導致破壞.因此，周邊建筑物的沉降監(jiān)測是十分必要的.

對比圖8、圖9和圖14、圖15，可以看出建筑物沉降趨勢和地表沉降的變化趨勢是一致的，說明建筑物沉降是由地表沉降引起的建筑物基礎的不均勻沉降造成的，且笛楊路1號坑周邊建筑物最大沉降量是-89.09 mm(JGC4)，柯華路站基坑周邊建筑物最大沉降量-59.86 mm(JGC2)，均發(fā)生在靠近基坑一側.即基坑開挖過程中，會使得臨近基坑一側的建筑物產(chǎn)生較大變形，遠離基坑一側的建筑物產(chǎn)生的變形較小.在基坑施工過程中應對基坑周邊建筑進行相應的保護，可根據(jù)不同的影響分區(qū)對基坑開挖對周邊環(huán)境的影響區(qū)域劃分，如圖16所示，影響分區(qū)的位置分別為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)，分別對應影響區(qū)為主影響區(qū)、次影響區(qū)、無影響區(qū).各影響區(qū)的環(huán)境特征和對應的保護措施總結如表4所示.

圖14 笛楊路1號坑周邊建筑物沉降時間曲線

圖15 柯華路基坑周邊建筑物沉降時間曲線

2.6 支撐軸力

圖17中，笛楊路站1號坑第一道砼支撐在基坑開挖初期(2018年3月26日)軸力增長迅速，后面隨著砼支撐施加的預應力逐漸釋放和第二道鋼支撐的安裝(2018年4月2日)，第一道砼支撐的軸力迅速減小；隨著第三道砼支撐的安裝(2018年5月29日)，其他支撐受到的力明顯減小，第三道鋼支撐軸力迅速 增長， 且維持在較大值；隨著第五道鋼支撐安裝(2018年6月19日)到拆除(2018年8月25日)，第三道砼支撐的軸力有一個減小后有回升的過程， 并保持穩(wěn)定； 后面隨著地下結構的施工， 第三道支撐被拆除，第一道砼支撐的軸力有小幅上升的趨勢，后保持穩(wěn)定.

圖16 基坑開挖對周邊環(huán)境的影響區(qū)域劃分

表4 基坑開挖環(huán)境影響分區(qū)特征與保護措施

圖18中，柯華路站基坑的第三道支撐砼軸力最大，是因為由于第三道支撐位置位于基坑中部，且施工安裝完成第三道支撐之后，緊接著開挖第四層土，基坑暴露時間過長，導致第三道支撐軸力過大.在五大道鋼支撐安裝(2018年8月28日)的時候，鋼支撐軸力增長迅速，其他支撐的軸力隨之減小.

笛楊路站1號坑和柯華路站基坑第一道砼支撐變化不一樣，是由于笛楊路站的第一道砼支撐施工完成之后還未等到砼支撐應力完全施加就開始進行土方開挖，導致第一道砼支撐軸力在基坑開挖期間增長很快；柯華路站是在第一道砼支撐完全釋放應力之后開始進行土方開挖的，故在土方開挖初期第一道砼支撐受力較穩(wěn)定，這也反映出砼支撐對基坑結構起到很好的穩(wěn)定作用.

圖17 笛楊路站1號坑軸力時間曲線

3 結論

通過對笛楊路1號坑和柯華路站基坑的持續(xù)監(jiān)測，對可能發(fā)生的危及環(huán)境安全的隱患或事故可提供及時、準確預報，有效避免事故的發(fā)生，并得出以下結論：

(1)基坑開挖會使得圍護墻頂上抬，在底板澆筑完成后，逐漸趨于穩(wěn)定；圍護墻體最大深層水平位移的位置發(fā)生在基坑開挖面附近，位移曲線圖由“前傾”形逐漸變?yōu)椤胺垂毙?，且土體深層水平位移可在一定程度上反映墻體深層水平位移；底板的澆筑對圍護結構的變形起到了很好的抑制作用.

(2)坑外地表沉降在土方開挖初期沉降速率較低；隨著基坑開挖深度的增加，地表沉降變化速率增大；周邊建筑物沉降規(guī)律和坑外地表沉降類似，且距離基坑越近建筑物沉降量越大.

(3)做好基坑周邊堆載及做好基坑滲漏水的防護措施，可以有效控制由基坑開挖引起的變形.

(4)基坑開挖初期，第一道砼軸力增長迅速，隨著基坑開挖的深度增加，鋼支撐的安裝，砼支撐的軸力會迅速減小，隨著底板澆筑的完成，所有支撐的軸力逐漸趨于穩(wěn)定.其中第三道支撐受力最大在鋼支撐安裝的時候，鋼支撐軸力增長迅速，且一直處于最大受力狀態(tài)，需要減少基坑無支撐的暴露時間，暴露時間越短對基坑支護越有利.