地鐵車站明挖深基坑監測分析研究

杜帥鋒

摘要：為確保地鐵深基坑開挖及地鐵施工安全，需要對基坑本身及周邊主要建筑物及地下管線進行變形監控。以某車站明挖基坑工程為背景，通過對基坑的監測內容及周邊環境的分析，研究明挖基坑支護結構的變形規律以及周邊環境的變形規律，保證基坑的順利開挖。

關鍵詞：地鐵；明挖基坑；監測

0? ?引言

地鐵基坑的深度較大，基坑明挖不可避免的會引起支護結構和周邊土體的變形。當變形過大時，會使地下管線遭到破壞。導致周邊建筑的沉降，嚴重的甚至會引起工程安全事故。因此，對于地鐵明挖車站基坑變形的現場監測是確?；影踩┕さ谋夭豢缮俚氖侄?。

常樂[1]總結常用的基坑監測的手段及相應的數據處理方法，提出了變形監測方法選擇的要點。李瀟[2]通過研究巖溶地區的基坑支護特點及變形規律，提出了針對于巖溶發育地區地鐵基坑工程監測應該注意的事項及重點。羅偉庭[3]通過留仙洞站的基坑監測的研究，總結了深圳地區錨拉式支護結構的基坑變形規律。

本文以某地鐵車站深基坑為依托工程，通過研究其基坑開挖期間的支護結構及周邊建筑物的變形規律，提出該地區粉質黏土地層基坑施工的建議，為后續類似地質條件下的基坑施工及監測提供一定的經驗。

1? ?工程概況

1.1? ?工程基本情況

臨港站中心里程右DK31+170.914，起始里程右DK31+

022.414，終點里程右DK31+261.314，車站長度為238.9m。頂板覆土約3.0～3.5m，標準段外包寬度為20.7m，埋深約16.2m；端頭井外包寬25.9m，埋深約18.1m。車站兩端均接盾構區間，小里程端為盾構接收，大里程端為盾構始發。臨港站車站總平面圖如圖1所示?；由疃葹?5.6～17.7m，圍護結構采用地下連續墻+內支撐體系，基坑內降水。

1.2? ?地質概況

擬建車站位于黃河沖積平原地貌單元。地貌成因類型為沖洪積平原和沖積平原。地形較為平坦，擬建站址區域內勘探點地面高程為20.74～22.24m。

鉆探深度范圍內揭露第四系地層有1-1素填土、1-2雜填土、2-1粉質黏土、2-3粉土、6-1粉質黏土、7-1粉質黏土、7-2粉土、9-1粉質黏土、9-3粉土、10-1粉質黏土、10-6粉土、13粉質黏土含姜石、14-1粉質黏土、16-1粉質黏土。場地液化等級按輕微考慮。最大液化深度為2-3按粉土層底考慮。

1.3? ?水文條件

該工點位于徑流區，徑流由黃河流向小清河，地下水主要存在于粉土、粉砂等砂性土層中，地下水為地表潛水及孔隙水。地下水主要來源為以黃河為主的側向補給、降雨，以蒸發、地下水滲流以及人工取水為主要排泄方式。該分區勘察期間地下水位埋深為3.00～6.60m，由北向南沿地勢逐漸降低。常年最高地下水埋深可按地表考慮。

2? ?基坑監測內容

為了對可能發生的危及基坑安全、影響周邊建筑的因素進行準確預報，及時消除隱患，需要采取一定措施，降低事故發生的概率?；诖?，在臨港站車站主體結構施工期間，對自身結構工程及沿線重要的地下、地面建（構）筑物、地面道路等實施變形、內力等方面的監測[4-5]。

監測內容主要包括：明挖基坑墻頂水平位移、明挖基坑墻頂豎向位移、明挖基坑墻體深層水平位移、明挖基坑周邊地表沉降、混凝土支撐軸力、鋼支撐軸力、地下水位、周邊建筑物沉降監測等。各監測項目的控制值如表1所示。

3? ?監測點布設

根據基坑的重要性等級及風險等級，監測點的布設應滿足下列要求：

3.1? ?支護樁頂部水平位移

位移監測點應沿基坑四周均勻布置，基坑監測等級為一級，測點間距應在10～20m。且沿基坑每條輪廓線的中間位置、折角位置、基坑深度變化位置、緊鄰風險源等重要位置、地質條件特別復雜的位置，均應增加監測點。

3.2? ?支護樁體水平位移

樁體水平位移監測點應沿基坑四周圍護樁（墻）均勻布置，基坑監測風險等級為一級，分布間距宜為20～40m。在基坑各輪廓線中間位置、轉角位置及其他典型位置的圍護樁（墻）應有監測點布置。

3.3? ?支撐軸力

對自身風險等級為一級的基坑應當對支撐的軸向力進行監測。應當基坑各輪廓線中間、轉角位置、基坑深度變化位置、支護形式變化位置以及關鍵支撐布設監測點。豎向每道支撐均應布置監測點，沿輪廓線每隔40m布置1組監測點，兩端斜撐各布置2組，監測點與連續樁體水平位移監測宜處于同一監測位置。

當使用軸力計監控時，軸力計應放置在支撐一端。當使用鋼筋計或者應變計時，應布置在支撐長度的1/2～1/3范圍內。支撐較長時，也可布置在1/4位置，但應避開支撐節點。

3.4? ?地表沉降

沿基坑輪廓線設置沉降監測點，至少2排，相鄰兩排監測點距離為3～8m，首排監測點離基坑邊宜小于2m，每排沉降點距離為10～20m。應考慮基坑范圍、深度和周邊風險情況，選擇典型位置設置垂直于基坑輪廓線的監測斷面，每組沉降點數量不宜少于5個。監測點和監測斷面的布置位置，應在有條件的情況下與其他環境監測點共用。

3.5? ?地下管線豎向變形及相鄰管節沉降

地下管線監測點埋設形式和布設位置，應根據地下管線的重要性、修建年代以及與工程的空間位置關系等綜合確定。地下管線位于強烈影響區時，沉降監測點布設間距宜為15～30m。位于顯著影響區時，布設間距宜為30～45m。

監測點宜布設在地下管線的節點、轉角點、位移變化敏感或預測變形較大的部位。在地下管線鄰近基坑或隧道時，宜采用位移桿法在管體上布設直接監測點對管線變形進行監測。距離基坑或隧道較遠且無法布設直接監測點時，可在地表或土層中布設間接監測點對管線變形進行監測。

4? ?監測結果分析

4.1? ?樁體水平位移

樁（墻）體水平位移典型曲線如圖2所示。從圖2可以看出，基坑開挖開挖過程中，地連墻墻體隨開挖深度增加，逐步向基坑內側發生變形，墻體變形趨勢較穩定，無異常突變情況出現。

主要變形位置發生在冠梁以下5～18m位置。截至車站封頂時，墻體水平位移累計最大變形值為+12.64mm（ZQT-14），最大變形位置為冠梁下6.0m。所有樁體水平位移累計變形量均在正常范圍內，無監測預警。

4.2? ?樁頂水平位移

車站主體基坑樁（墻）頂水平位移時程曲線如圖3所示。從圖3可以看出，車站底板主要位于粉土4-2層和卵石5層，部分區域位于細砂-中砂5-2層和粉質粘土4層，開挖過程中，土體較穩定，基坑未出現明顯滲水，樁（墻）頂水平位移監測數據變化較平穩，無異常情況出現。

施做基坑主體結構過程中，樁（墻）頂水平位移變化平穩，無異常情況?；禹敯迨┳鐾瓿蓵r，樁（墻）頂水平位移累計變形最大值測點為ZQS-22，累計變形值為+19.6mm（控制值30mm），所有樁（墻）頂水平位移測點累計變形量均在正常范圍內，無監測預警。

4.3? ?管線沉降

管線豎向變形觀測結果如圖4所示。從圖4可以看出，基坑開挖過程中，基坑周邊地下管線沉降變化趨勢較平穩，無異常突變情況，無變形速率預警。部分測點在基坑開挖過程中，因土方開挖卸載，出現一定隆起，隆起最大值為+8.3mm（SGXC-06-08測點）。

在車站主體結構施做過程中，隆起測點變形出現一定下沉，RGXC-01-05測點最終累計沉降變形為-14.8mm。截至車站封頂時，車站主體基坑周邊大部分地下管線沉降累計變形較小，所有地下管線監測點累計沉降值均在正常范圍內，無監測預警。

4.4? ?地表沉降

基坑周邊地表沉降監測點變形規律如圖5所示。從圖5可以看出，基坑開挖過程中，基坑周邊地表變化趨勢較平穩，無異常突變情況，無變形速率預警。部分測點在基坑開挖過程中，因土方開挖卸載，出現一定隆起，隆起最大值為+6.4mm。

在車站主體結構施做過程中，隆起測點變形出現一定下沉，最終累計沉降變形為-21.1mm。截至車站主體封頂，車站主體基坑周邊地表沉降累計變形較小，累計沉降最大值測點為DB-05-01，累計變形為-19.2mm（控制值30mm），所有地表沉降監測點累計沉降值均在正常范圍內，無監測預警。

5? ?結束語

本文針對明挖車站的監測方法及方案進行介紹，分析了粉質黏土地層下明挖車站各項變形指標的變形規律，從分析規律可以得到如下結論：

圍護結構的變形最大值主要發生在基坑開挖階段，變形位置發生在冠梁下方5～18m位置。

地下連續墻+對撐的基坑方案，墻頂水平位移達到控制值的60%，說明采用地墻作為圍護結構安全冗余度略大。

挖方的作用，會使坑外土體產生漏斗狀沉降變形，部分測點位置會出現暫時性的隆起，但累計值均表現為沉降，且處于安全范圍內。

參考文獻

[1] 常樂.城市地鐵隧道基坑變形監測與分析[J].價值工程，2023，

42（25）：156-158.

[2] 李瀟.巖溶地區地鐵基坑監測方案研究[J].科技資訊，2022，

20（19）：105-108.

[3] 羅偉庭，岳強，李雄軍.等.地鐵車站深基坑變形監測分析

研究[J].湖南交通科技，2022，48（3）：133-138.

[4] 陳剛，黃慶偉.簡述地鐵車站明挖基坑施工監測技術[J].黑

龍江交通科技，2017，40（8）：166-167.

[5] 馮屾，高璇.北京地鐵某車站明挖基坑施工監測分析[J].海

峽科技與產業，2017（5）：145-146.