地鐵車(chē)站深基坑施工對(duì)地面變形特點(diǎn)研究

【摘要】城市地鐵大多修建在周邊建筑較為密集的區(qū)域，施工環(huán)境較為復(fù)雜。南昌市首次進(jìn)行地鐵建設(shè)，無(wú)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，因此選取贛江東岸的中山西路站作為實(shí)驗(yàn)站，在施工的同時(shí)結(jié)合工程建設(shè)，對(duì)深基坑施工對(duì)地面變形特點(diǎn)以及周邊環(huán)境的影響等問(wèn)題進(jìn)行分析、研究，既保證了實(shí)驗(yàn)站的順利施工，還為下一步的南昌市地鐵設(shè)計(jì)、施工積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】地鐵車(chē)站；深基坑；地面變形特點(diǎn)

Study on Ground Deformation Characteristics of Deep Foundation Pit Construction in Subway Station

Wang Ze-dong

（China Railway eleventh Bureau Group Fourth Engineering Co，ltdNingbaoZhejiang315100）

【Abstract】Most of the urban subway construction in the surrounding buildings are more intensive areas， the construction environment is more complex. Nanchang City， the first time for subway construction， no relevant experience， so the east coast of Gan River in Zhongshan West Station as an experimental station， in conjunction with the construction of the construction of the deep foundation pit on the ground deformation characteristics and the surrounding environment and other issues ， Research， both to ensure the smooth construction of the experimental station， but also for the next subway Nanchang design， construction has accumulated relevant experience.

【Key words】Subway station；Deep foundation pit；Ground deformation characteristics

1. 引言

隨著城市不斷發(fā)展，擁擠的交通既影響了市民的出行，也阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為合理開(kāi)發(fā)城市空間、改善市民出行的條件、減少地面交通的壓力，南昌市的地鐵工程開(kāi)始進(jìn)入真正的建設(shè)實(shí)施階段。軌道交通1 號(hào)線是南昌市同時(shí)也是江西省的第一條地鐵。地鐵車(chē)站深基坑[1～3]開(kāi)挖施工存在著較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)內(nèi)外因?yàn)樯罨邮┕こ霈F(xiàn)的質(zhì)量、安全事故較多?；觾?nèi)土體開(kāi)挖后，在坑外土壓力及水壓力的作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)往往會(huì)變形，進(jìn)而易出現(xiàn)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水、涌水、涌砂、坑底隆起等，進(jìn)而引起坑外地面及建（構(gòu)）筑物變形[4～6]等，更為甚者釀成基坑失穩(wěn)坍塌的安全事故。為此，根據(jù)南昌市的工程及水文地質(zhì)情況，并結(jié)合國(guó)內(nèi)地鐵深基坑施工情況采用資料篩選及文獻(xiàn)總結(jié)法對(duì)深基坑施工對(duì)地面變形特點(diǎn)、深基坑施工監(jiān)測(cè)的意義、深基坑施工監(jiān)測(cè)方法等進(jìn)行研究。

2. 工程概況

南昌市軌道交通1號(hào)線總體呈由先由東向西向然后轉(zhuǎn)由南北向，奧體中心站是起點(diǎn)，途經(jīng)北京東路、北京西路、中山路、中山西路、穿贛江、世茂路、豐和大道，一路向北到下羅的蛟橋站。線路為24.8Km，一共有24座車(chē)站。

2.1地形地貌。

（1）施工場(chǎng)地處贛撫沖積平原1級(jí)階地，場(chǎng)地西側(cè)約200m處為贛江，北側(cè)約30m處為撫河支流；東側(cè)約280米處為撫河，南側(cè)為中山西路詳見(jiàn)圖3.現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地標(biāo)高在19～24m之間，總體上呈南高北低，場(chǎng)地南側(cè)的中山西路地面標(biāo)高一般為23～24m，場(chǎng)地北側(cè)為居民生活區(qū)，場(chǎng)地標(biāo)高一般為19～24.2m，高差3～5m。

（2）擬建場(chǎng)地及周邊環(huán)境較為復(fù)雜，場(chǎng)地處在中山西路及居民生活區(qū)，居民住房為底層，層數(shù)為1～3層，民房之間建有大量的臨時(shí)搭建房。車(chē)站基坑北側(cè)30m左右為撫河，寬為70m左右，兩側(cè)均有混凝土擋墻護(hù)岸，其在場(chǎng)地的西北端匯入贛江。其北側(cè)空地原為撫河一部分，后來(lái)由于撫河南岸護(hù)堤的修建，后被回填成現(xiàn)狀。填土較厚，一般為4～5m，成份主要為生活垃圾及碎石塊，填土底部夾有0.3～0.5厚的淤泥。場(chǎng)地西北側(cè)為南昌市水利局宿舍樓及航務(wù)局機(jī)修段，層高為3～6層，局部地段原為水塘，后修建住房而回填；基坑西側(cè)填土底部有老撫河護(hù)堤的塊石、河流防汛墻基礎(chǔ)。南側(cè)為藍(lán)灣半島花園高檔小區(qū)，均為高層建筑，且均帶有地下室。

2.2工程地質(zhì)構(gòu)造。

2.2.1擬建場(chǎng)地位于江南臺(tái)隆構(gòu)造單元的萍鄉(xiāng)-樂(lè)平臺(tái)陷之北側(cè)，構(gòu)造上主要受贛江大斷裂影響。上部為第四系松散層所覆蓋，厚約20.00m左右，基底為巨厚的瀉湖相碎屑巖沉積層。第三系中存在著一些北東向、近南北向和北西向緩傾斜背斜和向斜構(gòu)造，勘探深度內(nèi)未見(jiàn)有斷裂構(gòu)造痕跡。

2.2.2據(jù)鉆探揭露及勘探深度內(nèi)，場(chǎng)地地層上部為人工填土（Qml）、第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）、下部為第三系新余群（Exn）基巖。按其巖性及其工程特性，自上而下依次劃分為①1雜填土、①2素填土、②1粉質(zhì)粘土、②2粉土、②3細(xì)砂、②3-1礫砂、②5粗砂、②5-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、②6礫砂、⑤泥質(zhì)粉砂巖。

本車(chē)站（圖1）在位于西河灘路以東，亨字路以西、中山西路以北，呈東西走向，為地下三層島式站臺(tái)車(chē)站，地下三層為站臺(tái)層、地下二層為設(shè)備層、地下一層為站廳層。

2.3水文條件。

2.3.1地表水。

勘察場(chǎng)地范圍內(nèi)地分區(qū)表水主要為贛江及撫河，場(chǎng)地西側(cè)約200米處是江西省第一大河流贛江，全長(zhǎng)827Km，總流域面積8.3萬(wàn)Km2。據(jù)場(chǎng)地上游6公里處外洲水文站資料，贛江最高洪水位25.5m（1988年，吳淞高程，），最低水位13.50m（2007年），勘察期間水位標(biāo)高為14.59m（4月26日測(cè)）；最大洪峰流量21200 m3/s（1982年6月20日），最枯流量172m3/s，最大流速2.53m/s。

場(chǎng)地北側(cè)為撫河支流，在場(chǎng)地西北端300m左右處匯入贛江，往市郊東南隅由青嵐湖匯入鄱陽(yáng)湖。撫河在南昌境內(nèi)流域面積200.3Km2，平均年逕流量146億m3。據(jù)錢(qián)溪閘水文站資料，多年平均最高洪水位20.07m，多年平均最低水位15.38m，勘察期間水位標(biāo)高為15.10m，河流兩側(cè)岸坡均有砼擋墻護(hù)岸。

2.3.2地下水。

根據(jù)地下水含水空間介質(zhì)、水動(dòng)力特征及賦存條件，擬建工程場(chǎng)地地下水類(lèi)型可分為上層滯水、松散巖類(lèi)孔隙水、碎屑巖類(lèi)裂隙溶蝕水三種類(lèi)型。

2.3.3上層滯水。

上層滯水主要賦存于雜填土層之中，主要接受降雨入滲補(bǔ)給、撫河及城區(qū)下水管的滲漏補(bǔ)給。水位隨氣候變化大，無(wú)連續(xù)的水位面?？辈鞂?shí)測(cè)地該層地下水的埋深在3.40～4.90m。

2.3.4松散巖類(lèi)孔隙水。

孔隙水主要賦存于第四系全新統(tǒng)沖積層的砂礫石層中，該層地下水為潛水，地下水位埋深較淺，且含量較為豐富?？辈炱陂g屬平水期，其水位埋深3.90～9.60m，標(biāo)高14.52～15.21m。地下水位年變幅1～3m，地下水主要接受贛江及撫河地表水體的側(cè)向補(bǔ)給，地下水受人為開(kāi)采影響小，平水季節(jié)及枯水季節(jié)地下水補(bǔ)給地表水，地下水向贛江、撫河排泄；汛期贛江、撫河水位上漲，地表水體返補(bǔ)給地下水。勘察期間撫河水位標(biāo)高為15.10m（測(cè)量日期4月24日），贛江（八一橋上游）水位標(biāo)高為14.59m（測(cè)量日期4月27日）。

因受巖性變化所致，局部鈣質(zhì)泥巖、含鈣砂巖層段，其構(gòu)造節(jié)理發(fā)育時(shí)，多具一定的溶蝕現(xiàn)象，為碎屑巖層中地下水的相對(duì)富集地帶，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，其單井涌水量總體而言相對(duì)較大，含水層綜合滲透系數(shù)為1～15m/d，單井涌水量多在200～500 m3/d左右，最大可達(dá)1500m3/d；已有資料與原有工程經(jīng)驗(yàn)均反映，此類(lèi)構(gòu)造裂隙溶蝕水富水區(qū)的分布與巖性、膠結(jié)物和構(gòu)造發(fā)育有關(guān)。

3. 地鐵車(chē)站深基坑施工對(duì)地面變形特點(diǎn)的研究

3.1地鐵車(chē)站深基坑變形監(jiān)測(cè)中等精度的特點(diǎn)。

在對(duì)地鐵車(chē)站深基坑工程監(jiān)測(cè)時(shí)，并不要求監(jiān)測(cè)出絕對(duì)值，只要監(jiān)測(cè)到相對(duì)的變化值就可以，在對(duì)深基坑的測(cè)量中，要對(duì)建筑物在地面進(jìn)行相對(duì)的定位，可得出絕對(duì)量的坐標(biāo)和高程的測(cè)量，在進(jìn)行深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)壁變形觀測(cè)時(shí)，僅僅測(cè)量深基坑邊壁相對(duì)于開(kāi)挖前的移動(dòng)即可。

3.2地鐵車(chē)站深基坑變形監(jiān)測(cè)中時(shí)效性的特點(diǎn)。

在監(jiān)測(cè)地鐵車(chē)站深基坑變形時(shí)，嚴(yán)格要求時(shí)間的時(shí)效性，在使用變形監(jiān)測(cè)的設(shè)備和方法時(shí)，在采集數(shù)據(jù)時(shí)要適應(yīng)不同的天氣條件，無(wú)論白天還是夜晚都需要進(jìn)行整天的操作。

3.3地鐵車(chē)站深基坑變形監(jiān)測(cè)中高精度的特點(diǎn)。

在監(jiān)測(cè)地鐵車(chē)站深基坑變形時(shí)，要用精度相對(duì)高的儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)將十分準(zhǔn)確，不僅可達(dá)到高精度監(jiān)測(cè)的目的，還能夠適應(yīng)高精度監(jiān)測(cè)的要求。

4. 地鐵車(chē)站深基坑施工變形監(jiān)測(cè)的意義、內(nèi)容和要求

4.1地鐵車(chē)站深基坑施工變形監(jiān)測(cè)的意義。

（1）因?yàn)榈罔F車(chē)站深基坑的施工為城市地下施工的內(nèi)容，它與普通的建筑施工不一樣，在開(kāi)挖地鐵車(chē)站深基坑時(shí)會(huì)受到地質(zhì)條件的影響，再由于地鐵車(chē)站是人流量相對(duì)大和建筑物十分密集的地方，對(duì)深基坑開(kāi)挖中會(huì)由于周邊的環(huán)境受到限制，這也對(duì)周邊的建筑物有較多的影響。所以在對(duì)深基坑施工的過(guò)程中進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，可增加全部工程的安全性，除了對(duì)地鐵車(chē)站的安全性有相關(guān)保障，還可以確保地鐵車(chē)站工程的質(zhì)量，對(duì)于保證線路和人員以及周?chē)ㄖ?gòu)筑物、管線等的安全有著非常重要的意義。

（2）對(duì)地鐵車(chē)站深基坑的工程而言，它是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程，不要僅僅依靠以往的施工經(jīng)驗(yàn)去施工。由于工程地質(zhì)及水文地質(zhì)的復(fù)雜性，無(wú)法判斷和預(yù)測(cè)深基坑的變形，一定要嚴(yán)格按照開(kāi)工前編制的《深基坑監(jiān)測(cè)方案》要求的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.1.1要掌握變形的大小，依照深基坑監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就能夠定量的評(píng)定深基坑開(kāi)挖對(duì)周邊建筑物的影響，以便施工單位確定施工的進(jìn)度。

4.1.2因?yàn)樵谑┕ぶ幸艿皆S多環(huán)境的影響，而且在深基坑開(kāi)挖時(shí)周?chē)慕ǎ?gòu)）筑物不穩(wěn)定，對(duì)于其變形并無(wú)章可循。所以要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)去評(píng)定基坑的變形狀況，可以為施工單位確定科學(xué)且合理的施工方案提供可靠的依據(jù)。

4.1.3因?yàn)樯罨拥拈_(kāi)挖是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程，在施工中，施工單位沒(méi)有考慮深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的重要性，故會(huì)造成安全事故，通過(guò)對(duì)變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以迅速發(fā)現(xiàn)安全隱患，并及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，消除安全隱患，保證施工安全。

4.2地鐵車(chē)站深基坑施工變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容。

在地鐵車(chē)站深基坑開(kāi)挖的過(guò)程中，要關(guān)注變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容。通常的變形有：坑底周?chē)馏w、深基坑外地層、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形或坑底回彈的變形等。所以要針對(duì)上述的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣才可以保證地鐵車(chē)站深基坑施工的安全性以及可靠性。

4.3地鐵車(chē)站深基坑變形監(jiān)測(cè)的要求。

4.3.1在進(jìn)行深基坑變形的監(jiān)測(cè)前，除了編制監(jiān)測(cè)專(zhuān)項(xiàng)方案，制定監(jiān)測(cè)的計(jì)劃，還需要按照相關(guān)的技術(shù)文件去執(zhí)行，這樣才能夠保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及完整性。在進(jìn)行監(jiān)測(cè)中，需要使用精度較高的監(jiān)測(cè)儀器，要求工作人員及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行保養(yǎng)和維修，并確保工作人員在使用監(jiān)測(cè)儀器時(shí)可以觀測(cè)出準(zhǔn)確度高的數(shù)據(jù)，要提高工作人員的技術(shù)水平，可以進(jìn)一步的確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。因?yàn)樯罨拥拈_(kāi)挖是動(dòng)態(tài)的，所以在監(jiān)測(cè)時(shí)，要求及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，并及時(shí)采用措施去預(yù)防。

4.3.2對(duì)深基坑變形的監(jiān)測(cè)之前，要按照實(shí)際工程的現(xiàn)場(chǎng)以及特點(diǎn)設(shè)定預(yù)警值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)大于預(yù)警值時(shí)，就要采取相關(guān)措施去解決。在對(duì)深基坑變形監(jiān)測(cè)中，要確保觀測(cè)記錄的完整可靠，以及監(jiān)測(cè)的連續(xù)性。在地鐵車(chē)站深基坑監(jiān)測(cè)時(shí)，要按照固定的表格去記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)記錄進(jìn)行保存。對(duì)于每次的監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)，要迅速進(jìn)行反饋，若某個(gè)或某幾個(gè)數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)警值，必須分析原因，并及時(shí)解決，以消除隱患。

5. 地鐵車(chē)站深基坑施工變形監(jiān)測(cè)的方法

5.1對(duì)圍護(hù)墻體的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

在圍護(hù)墻體的變形中，通常分為垂直和水平兩個(gè)方向。水平方向的變形是由于深基坑開(kāi)挖的深度太深所致，導(dǎo)致墻體內(nèi)側(cè)的土體的支撐力缺乏，但外側(cè)的土體中的作用力都在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，便導(dǎo)致墻體的變形或傾斜。但這種壓力不均勻的，對(duì)緊靠坑體底部位置的壓力十分小，墻體的變形也相對(duì)小。所以要加固圍護(hù)墻，這即可保證開(kāi)挖深基坑中的安全，還可以保證周?chē)ㄖ锏姆€(wěn)定。

5.2對(duì)墻后土體沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

由于工程地質(zhì)及水文地質(zhì)較為復(fù)雜，在深基坑開(kāi)挖時(shí)，因?yàn)橥馏w的流動(dòng)性較大，地下土體從基坑由外而內(nèi)的移動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致墻后土體沉降，要使用精度較高的儀器去監(jiān)測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，便可掌握圍護(hù)結(jié)構(gòu)的全部變形特征。

5.3對(duì)深基坑坑底土體變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

基坑開(kāi)挖后，由于挖去了坑內(nèi)土體，破壞了坑內(nèi)土體的原始應(yīng)力，坑底土體就有可能隆起變形。若基坑開(kāi)挖較深時(shí)，一定要監(jiān)測(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)移。在監(jiān)測(cè)坑底土體是否隆起時(shí)，通常就是利用精密水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)，此時(shí)要在不同的時(shí)間對(duì)相同的地方進(jìn)行多次監(jiān)測(cè)，然后分析監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)，從而算出實(shí)際變形值的大小。

5.4對(duì)不同的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行不同的監(jiān)測(cè)頻率。

為了保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性以及可靠性，需要對(duì)不同的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，要迅速處理，并針對(duì)以上三點(diǎn)對(duì)不同項(xiàng)目分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)，尤其對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)變化較大的項(xiàng)目要提高監(jiān)測(cè)頻率，相反，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化不大，或數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定的項(xiàng)目，其監(jiān)測(cè)頻率可以適當(dāng)降低。這樣可以有效的保證地鐵車(chē)站深基坑施工的安全。

6. 結(jié)束語(yǔ)

地鐵車(chē)站深基坑施工，對(duì)地下的土體和周?chē)沫h(huán)境會(huì)造成一定的影響，且由于深基坑的施工是動(dòng)態(tài)的，在施工過(guò)程中避免不了突發(fā)情況，要保證地鐵車(chē)站深基坑施工的安全性，除了完整的設(shè)計(jì)施工圖紙和可靠的施工方案外，還必須要制定詳細(xì)的《深基坑監(jiān)測(cè)方案》。除了利用監(jiān)測(cè)儀器，還要把握監(jiān)測(cè)儀器的精準(zhǔn)度，在基坑開(kāi)挖前、開(kāi)挖過(guò)程中直至主體結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后都必須對(duì)深基坑施工進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)測(cè)，并保證監(jiān)測(cè)質(zhì)量，提高監(jiān)測(cè)水平，對(duì)在施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，要即時(shí)采取措施并迅速解決，這樣可以很好的保證深基坑施工的順利進(jìn)行及施工的安全性。根據(jù)工程施工實(shí)踐，上述方法值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]杜習(xí)磊，花雷.深基坑開(kāi)挖有限元模擬分析[J].山西建筑.2011（24）.

[2]劉銘，李翔宇.上海地鐵車(chē)站深基坑連續(xù)墻變形的統(tǒng)計(jì)[J].低溫建筑技術(shù).2011（02）.

[3]楊敏，盧俊義.基坑開(kāi)挖引起的地面沉降估算[J].巖土工程學(xué)報(bào).2010（12）.

[4]王體廣.軟土地區(qū)深基坑變形過(guò)大的原因分析[J].西部探礦工程.2010（03）.

[5]蘭守奇，張慶賀.地鐵車(chē)站深基坑地下連續(xù)墻變形監(jiān)測(cè)[J].低溫建筑技術(shù).2009（06）.

[6]楊麗萍，吳野.某地鐵深基坑變形控制技術(shù)分析[J].勘察科學(xué)技術(shù).2008（05）.

[作者簡(jiǎn)介] 王澤東（1974.12-），男，民族：漢族，籍貫：四川西充，西南交通大學(xué)土木工程專(zhuān)業(yè)，工作單位：中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司；職稱：高級(jí)工程師。