淺議城市地鐵車站基坑變形監(jiān)測(cè)

文/侯斌 廣州亞奧建設(shè)工程咨詢有限公司 廣東廣州 511400

1、工程案例

某地鐵施工項(xiàng)目處在砂卵石地層中，在建設(shè)過程中主要采用了明挖施工技術(shù)，而維護(hù)結(jié)構(gòu)則統(tǒng)一采用了規(guī)格為1000mm＊1800mm 的鉆孔灌注樁加鋼板的支撐。另外，根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙要求，整個(gè)基坑開挖長度為325m、。標(biāo)準(zhǔn)段寬為25m、基坑深度為20m。同時(shí)，在基坑場(chǎng)區(qū)周圍，還設(shè)置了人工堆積層以及全新的沖積層。并且站主體的基坑結(jié)構(gòu)底板設(shè)置在黏土層中。

2、地鐵車站基坑變形特點(diǎn)

2.1 砂卵石地層變形特點(diǎn)

由于該地鐵基坑開挖施工主要處在砂卵石地層中，在施工過程中，若相應(yīng)的施工支撐設(shè)置與砂卵石受力分布變化之間存在較大的差異，則必定會(huì)導(dǎo)致維護(hù)樁產(chǎn)生上大下小的變形現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)，甚至還會(huì)發(fā)展成中間突出的樁基礎(chǔ)。

2.2 基坑開挖期間的變形特點(diǎn)

在基坑開挖過程中，維護(hù)樁施工后地表的沉降問題時(shí)有發(fā)生，究其原因，主要是維護(hù)樁的水平位移而導(dǎo)致樁體周邊土體水平位移情況加劇所致。而樁體周邊地表沉降的分布形式主要包括三角形分布形式和地表拋物線分布形式。其中，前者沉降分布形式是指當(dāng)基坑開挖施工處在軟土層且維護(hù)樁嵌固深度不穩(wěn)定的情況下時(shí)，樁底會(huì)產(chǎn)生較明顯的水平位移情況，進(jìn)而使得樁體周邊較近地表出現(xiàn)一定程度的沉降問題。而后者沉降分布形式則是指當(dāng)基坑開挖施工處在圍護(hù)樁嵌固深度較大且樁體根部深入剛度較大的地層中時(shí)，則一般會(huì)在與基坑存有一定距離的周邊土體發(fā)生地表沉降問題。據(jù)相關(guān)實(shí)踐證明，砂卵石地層的基坑開挖工程中，基坑周邊地表沉降分布形式主要是以拋物線分布形式為主。

3、地鐵車站基坑變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容

3.1 監(jiān)測(cè)對(duì)象與項(xiàng)目建設(shè)要求的明確

在案例工程中，其在施工期間所確立的監(jiān)測(cè)對(duì)象主要包括基坑周圍的地表以及主體基坑。其中，基坑周圍地表監(jiān)測(cè)是指對(duì)基坑周圍地表的沉降程度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督和分析；而主體基坑監(jiān)測(cè)則是指對(duì)基坑的整體施工質(zhì)量進(jìn)行全面的觀測(cè)，以便確保樁頂水平位移、樁體水平位移以及支撐軸力等都能符合相應(yīng)的工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 監(jiān)測(cè)范圍并布點(diǎn)的確立

根據(jù)地表沉降監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的要求，需要沿著基坑開挖線向外1 倍的基坑開挖深度的距離確定基坑開挖影響的范圍?？紤]到基坑四周距離基坑邊的位置，需要沿著基坑周邊土體設(shè)置2 排沉降觀測(cè)點(diǎn)，排距主要設(shè)置在5～8m，點(diǎn)距為20m 左右。在樁體頂部和中部均勻布置水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。支撐軸力的監(jiān)測(cè)范圍需要根據(jù)支撐體系進(jìn)行逐層的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置。沿著明挖的基坑長邊，設(shè)置合適的測(cè)點(diǎn)間距，將重點(diǎn)部位進(jìn)行加密處理，在盾構(gòu)井角支撐部位對(duì)應(yīng)樁頂?shù)乃轿恢茫枰荚O(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，且每個(gè)斷面上的支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)是均勻布設(shè)的。

3.3 監(jiān)測(cè)頻率與周期

在監(jiān)測(cè)過程中基坑周邊環(huán)境常會(huì)出現(xiàn)地表沉降。基坑開挖期間、基坑開挖結(jié)束之后、穩(wěn)定期都會(huì)存在不同程度的沉降。同時(shí)會(huì)存在水平位移和支撐軸力的變化，因此在整個(gè)過程當(dāng)中都需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，原則上在基坑開挖及回填期間的監(jiān)測(cè)頻率不少于每天1 次，基坑回填完成后視具體情況而定。

4、監(jiān)測(cè)結(jié)果

4.1 基坑中部樁體水平位移情況

對(duì)基坑中部樁體水平位監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠?qū)⒒又胁吭陂_挖期間存在的變形情況反映出來。該部位的首層支撐施工期間，維護(hù)樁頂部位的累計(jì)變形量高達(dá)5mm，而且首層的支撐架設(shè)置之后，仍然會(huì)持續(xù)向基坑內(nèi)進(jìn)行變形推進(jìn)。主要原因是該部位的基坑邊存在大量的堆載。如果繼續(xù)向下開挖，二三層的鋼支撐架設(shè)相對(duì)較為有效，維護(hù)樁的中下部的變形相對(duì)緩和，基坑開挖到基坑底板之后，樁體中累計(jì)變形值會(huì)穩(wěn)定在5mm 左右，不會(huì)再持續(xù)增大。

4.2 基坑中部樁頂水平位移情況

要想確?；又胁繕俄斔轿灰频谋O(jiān)測(cè)質(zhì)量，前提條件就是要確保位移觀測(cè)點(diǎn)的合理設(shè)置，即在首層鋼支撐架設(shè)之前來進(jìn)行確定，這樣就會(huì)在第一時(shí)間捕獲到樁頂水平位移數(shù)據(jù)，進(jìn)而將其與該階段的變形值進(jìn)行對(duì)比、分析，看兩者是否相吻合。一般情況下，基坑中部樁頂?shù)淖畲笞冃沃祽?yīng)保持在5mm 范圍內(nèi)。但是受基坑持續(xù)開挖的影響，盡管其變形速度會(huì)相對(duì)降低，但變形值仍會(huì)逐步的增大。通常，在基坑開挖完畢后，其變形值都會(huì)達(dá)到10mm 左右。究其原因，主要是因?yàn)樵诨娱_挖過程中，土方開挖速度、首層支撐架設(shè)時(shí)間、軸力施加壓力的分布情況等未達(dá)到相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)所致。因此，必須從這幾個(gè)方面去采取有效措施進(jìn)行處理，這樣才能保證基坑開挖質(zhì)量，盡量減少其變形。

4.3 支撐軸力的變化情況

從該工程的基坑總體情況來看，首層鋼支撐實(shí)際施加預(yù)加力與相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間存有較大的差距，施工單位也未能及時(shí)調(diào)整，因而產(chǎn)生基坑開挖期間該部位的維護(hù)樁頂持續(xù)的變形。尤其是在首層支撐架設(shè)之后該部位的變形更為明顯。

4.4 基坑中的地表沉降情況

首先，基坑開挖初期距離基坑邊最近的測(cè)點(diǎn)沉降速度相對(duì)較快，在首層支撐架設(shè)之后，累計(jì)變形接近2mm，其它的測(cè)點(diǎn)表明沉降現(xiàn)象并不明顯。在繼續(xù)開挖之后，中部位置離基坑最近的測(cè)點(diǎn)會(huì)連續(xù)發(fā)生變形，基坑開挖施工結(jié)束之后，累計(jì)的變性值仍未超出4mm。其次，當(dāng)首層支撐架架設(shè)完畢后，若是基坑開挖工作依然進(jìn)行，則勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致樁后深層土體以及離基坑5m 左右的觀測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)水平偏移情況。而偏移的規(guī)律是按照先基坑一側(cè)、后周圍蔓延的順序來進(jìn)行，且在項(xiàng)目施工的第三層支撐架架設(shè)完畢后，才能保證基坑沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及基坑周圍5m 左右的其他兩個(gè)測(cè)點(diǎn)也逐漸趨于穩(wěn)定。經(jīng)過研究分析表明，距離基坑較近的測(cè)點(diǎn)發(fā)生的沉降現(xiàn)象較為突出，而離基坑越遠(yuǎn)的位置沉降變形就越小。

結(jié)語：

基坑周邊常存在堆載現(xiàn)象，且首層支撐預(yù)加力很難滿足設(shè)計(jì)的要求，由此導(dǎo)致基坑開挖過程中的維護(hù)樁頂位置就會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性的變形。相對(duì)來講第二道和第三道的鋼支撐架的作用較大。樁后深層土體也不會(huì)受到圍護(hù)欄的影響而出現(xiàn)較大位置的水平位移，所以基坑開挖期間需要嚴(yán)格控制每層支撐的施工質(zhì)量，避免基坑持續(xù)的變形影響工程質(zhì)量。