畢聞軻 李金龍

（甘肅鐵道綜合工程勘察院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

伴隨著城市化水平的不斷提高，城市居民的數(shù)量也迅速增長，與此同時，城市交通壓力也逐漸增加，為了緩解城市交通擁堵的問題，許多城市開始建設(shè)地鐵站。通過修建地鐵，可以加快城市各區(qū)域的交通速度，實現(xiàn)交通分流。但是仍需要注意的是，地鐵所處作業(yè)位置非常特殊，為了確保地鐵運行效果，需要重點關(guān)注地鐵車站深基坑施工變形監(jiān)測，減少安全問題的發(fā)生概率。

本文以青島地鐵4號線沙子口站為背景，對采取地連墻+內(nèi)支撐的支護方式的車站深基坑工程變形規(guī)律進行了研究。

1 工程概況

沙子口站為青島地鐵4號線的第22座車站本站設(shè)計站臺中心里程為Y（Z）DK25+952.500，起點里程為Y（Z）DK25+879.000，終點里程為YDK26+83.571（ZDK26+81.305），車站長205.10 m，有效站臺長118 m，為11 m島式站臺，車站形式為地下兩層雙跨（局部兩層三跨）矩形框架結(jié)構(gòu)，車站標準段結(jié)構(gòu)寬19.70 m，車站結(jié)構(gòu)外包高度13.21 m；車站標準段基坑深度約為17.1 m，寬度為19.7 m，小里程盾構(gòu)段基坑深度為18.11 m、寬度為23.7 m，大里程盾構(gòu)段基坑深度為18.21 m，寬度為24.1 m。基坑各監(jiān)測點的平面布置圖如圖1所示。

圖1 基坑各監(jiān)測點的平面布置圖

2 深基坑變形監(jiān)測方案

2.1 基坑外地表沉降監(jiān)測

基坑外地表沉降監(jiān)測在地鐵車站深基坑施工變形監(jiān)測方案中是非常重要的一個項目；在具體監(jiān)測過程中，為了提升監(jiān)測效果，技術(shù)人員可以在基坑設(shè)計中的合理位置設(shè)置監(jiān)測地點。

（1）測點布設(shè)原則。①監(jiān)測點按剖面垂直于基坑邊布置，剖面間距宜為10～30 m；②沉降監(jiān)測段線的延伸長度應(yīng)大于基坑開挖深度的3倍。每個剖面線上的監(jiān)測點應(yīng)由內(nèi)向外先密后疏布置，且不少于3～5個；③地表沉降監(jiān)測應(yīng)垂直于基坑邊布設(shè)若干測點，以形成監(jiān)測段面，設(shè)在坑邊中部或其他有代表性的部位。

（2）測點埋設(shè)方法。①用水鉆在硬化路面成孔，打穿地表層；②清孔后在孔內(nèi)插入80～120 cm鋼筋；③鋼筋直徑宜為18～22 mm；④放入少量細砂鋪實；⑤放置測點保護蓋和蓋板保護測點，防止過往行人和車輛對測點的破壞。地表沉降監(jiān)測點埋設(shè)如圖2所示。

圖2 地表沉降監(jiān)測點埋設(shè)示意圖

2.2 基坑外水位沉降監(jiān)測

隨著基坑深度的不斷增加，會提高基坑靠近地下水層的概率，增加基坑外存水風險性。為了確?；咏Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，所以為了確保施工安全質(zhì)量，技術(shù)人員需要在基坑外設(shè)置水位監(jiān)測地點，所選擇的水位監(jiān)測地點需要均勻分布在基坑外側(cè)。

（1）測點布設(shè)原則。①監(jiān)測點應(yīng)與周圍樁、角、相鄰建筑物（構(gòu)筑物）、較密實的地下管線等相鄰，并應(yīng)布置在止水幕外約2 m處；②潛水水監(jiān)測點之間的距離應(yīng)為20～50 m，復(fù)雜的水文地質(zhì)條件應(yīng)適當加密。

（2）測點埋設(shè)方法。①在垂直圍護樁2 m處打孔下水位管，基坑（坑外）潛水水位觀測孔應(yīng)在基坑降水之前完成；②水位管過濾器部分和孔壁必須打磨，其余部分用有效的阻水材料密封在孔中，水位管口必須蓋好以防止地表水和廢棄物的進入；③封閉的含水層中的承壓水位深度應(yīng)不小于2 m，孔的底部應(yīng)填上沙子，水位管的直徑可以為50～70 mm，過濾管的截面不應(yīng)小于1 m，孔壁應(yīng)填滿沙子，必須采取有效措施在被測含水層和其他含水層之間分配水；④水位監(jiān)控管（水管的底部）的深度應(yīng)低于地下水位3～5 m。對于必須降低加壓水位的基坑工程，水位監(jiān)測管的深度必須符合設(shè)計要求。地下水位監(jiān)測點埋設(shè)流程及示意圖如圖3所示。

圖3 地下水位監(jiān)測點埋設(shè)流程及示意圖

2.3 建筑物沉降監(jiān)測

（1）測點布設(shè)原則。①建筑物沉降點應(yīng)在基坑施工前進行監(jiān)測點的埋設(shè)，保證在施工過程中建筑物沉降點監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。②建筑物的沉降監(jiān)測點之間的距離一般為10～20 m。離基坑較近的建筑物和建筑物近基坑側(cè)在中部適當加密監(jiān)測點。

（2）測點埋設(shè)方法。①建筑物沉降監(jiān)測點埋設(shè)采用沖擊鉆在建筑物的基礎(chǔ)或墻的四個角上鉆孔，然后分別置入L型沉降標，四周用植筋膠填實；②不允許埋設(shè)監(jiān)測標志時，可采用測銦鋼尺貼直接在建筑物外張貼進行觀測。

2.4 周邊管線沉降監(jiān)測

（1）測點布設(shè)原則。①地下管線監(jiān)測點原則上主要位于市政管線的煤氣管、供水管、排污管、大型雨水管和方溝。布置測量點時應(yīng)考慮地下管線與工程之間的相對位置關(guān)系；②測量點應(yīng)在管線接頭處，拐角處或位移敏感區(qū)域調(diào)節(jié)，布設(shè)的間距應(yīng)為10 m；③根據(jù)設(shè)計圖紙的要求，特殊要求的管線布置在管線的頂部，沒有特殊要求的設(shè)備放置在管道上方相應(yīng)的地面監(jiān)測點。

（2）測點埋設(shè)方法。①帶有檢查井的地下管道將通過直接打開管道或管道運輸工具的井蓋來打開；②沒有檢查井但有開挖條件的管道將挖出暴露的管道，并將測量點直接放置在管道中；③無檢查井也無開挖條件的管線可在對應(yīng)的地表埋設(shè)間接觀測點；④在管線上布設(shè)監(jiān)測點時，對于封閉的管線可采用采用Φ159的水鉆將地面硬化層鉆透，然后用洛陽鏟挖孔至管線外護壁，放入鋼筋周圍用細沙填實，避免鋼筋隨土體的變化而變化。為了避免車輛對測點的破壞，放入的鋼筋要低于路面2 cm深度，上面覆蓋蓋板保護測點，同時在測點處填上細砂，如下圖所示。對于開放式的管線可在管線或管線支墩上做監(jiān)測點支架。管線沉降測點埋設(shè)示意圖如圖4所示。

圖4 管線沉降測點埋設(shè)示意圖

2.5 地下連續(xù)墻墻體水平位移監(jiān)測

（1）測點布設(shè)原則。①深層水平位移監(jiān)測孔布置在基坑圍護樁周邊的中心處及代表性的部位，監(jiān)測點的間距應(yīng)為20～30 m，監(jiān)測點應(yīng)布置在中間；②傾斜管應(yīng)該在基坑開挖前一周埋入；③放置前，應(yīng)檢查測斜管的質(zhì)量，連接傾斜管時，要確保管的上部和下部的導(dǎo)向孔相互連接，并要注意保證管口的封蓋，接頭處還應(yīng)該密封處理；④傾斜管的長度應(yīng)與圍護墻的深度一致或不小于被監(jiān)測土層的深度；以管底邊為位移參考點時，必須設(shè)置傾斜管進入穩(wěn)定土層2～3 m；⑤埋設(shè)時測斜管應(yīng)保持豎直無扭轉(zhuǎn)，其中一組導(dǎo)槽方向應(yīng)與所需測量的方向一致；⑥為防止傾斜管在吊起鋼籠或樁的過程中掉落或漂浮，連接器必須牢固。在打樁過程中，導(dǎo)管的方向必須與基坑的邊緣相切，在灌注混凝土的過程中，應(yīng)特別注意導(dǎo)管不能與傾斜管發(fā)生碰撞，澆筑完成后，必須保護傾斜管的頂部位置。

（2）測點埋設(shè)方法。①采用綁扎法將測斜管選擇一根主筋進行綁扎固定；②將鋼籠升起并分成兩部分或三部分時，下部鋼籠中的傾斜管已完全固定。上鋼筋中量管的連接部分固定到另一個連接部分，以確保量管可以旋轉(zhuǎn)，升高鋼籠時，將傾斜管的兩個部分連接起來，然后降低鋼籠，將測斜管連接到鋼筋上以防止旋轉(zhuǎn)。

2.6 地下連續(xù)墻墻頂沉降監(jiān)測

（1）測點布設(shè)原則。①測量點應(yīng)放置在相對固定的位置，例如基坑的半徑，保持樁的半徑或連續(xù)地下墻的頂部，設(shè)置方便，不易損壞，它可以真正反映下層基坑支護結(jié)構(gòu)的樁（墻）頂部的橫向變形；②沿擋土墻的周邊調(diào)整，監(jiān)測點應(yīng)位于擋土墻的中部和陽角處；③宜布置在墻體深層水平位移監(jiān)測點（測斜）處；④監(jiān)控點間距不應(yīng)超過20 m，每側(cè)的監(jiān)控點數(shù)量不得少于3個。

（2）測點埋設(shè)方法。用電鉆在基坑圈梁上鉆孔，安裝固定靶粘貼反光片，簡便快捷且測量精度高。測點埋設(shè)示意圖如圖5所示。

圖5 測點埋設(shè)示意圖

3 車站深基坑施工變形監(jiān)測成果研究

整個基坑開挖由小里程向大里程開挖，車站小里程第1～5段從2019年3月開挖至2019年8月底地鐵底板完成施工。整個監(jiān)測過程持續(xù)時間長，現(xiàn)將部分有代表性的監(jiān)測數(shù)據(jù)做如下分析。

3.1 深層水平位移（側(cè)移）分析

以墻體的水平位移為橫坐標，以墻體的深度為縱坐標，它成為每個傾斜孔在不同時間的變形曲線圖。下圖為ZQT19的變形曲線；ZQT19的腹面形狀具有變形的深度形狀，變形曲線比較波折隨時間（開挖深度）的增加。維護墻位移也隨之變化增大，變化值最大為22.04 mm，在基坑深度12.5 m處，隨著2019年8月中旬基坑挖到設(shè)計深度，底板澆筑完成，樁體變形趨于穩(wěn)定。車站小里程第1～5段剩余測斜變化曲線圖規(guī)律類似ZQT19，如圖6所示。

圖6 ZQT19墻體側(cè)移隨時間變化曲線

3.2 地下連續(xù)墻墻頂水平位移分析

墻頂側(cè)移隨時間變化曲線如圖7所示。

圖7 墻頂側(cè)移隨時間變化曲線

由圖7可知：墻頂側(cè)移曲線程較平緩，基坑開挖前期數(shù)值較小，隨著基坑開挖深度的不斷增加側(cè)移累計量隨之加大，冠梁頂部的水平位移可以分為三個階段：相生長加速位移，相生長減速位移和相穩(wěn)定生長位移。原因是挖掘是一個排放過程。在基坑開挖的早期階段，冠頂?shù)乃轿灰茣铀?，每個支座的軸向力構(gòu)造會減慢水平位移的速度。2019年8月中旬基坑挖到設(shè)計深度，底板澆筑完成形成剛度后，墻頂頂部水平位移逐漸趨于穩(wěn)定。其他斷面墻頂側(cè)移曲線基本符合車站小里程第1～5段段面?zhèn)纫魄€的規(guī)律。

3.3 地表沉降分析

地表沉降DBC01、02、03、04段面隨時間變化曲線如圖8所示。

圖8 地表沉降DBC01、02、03、04段面隨時間變化曲線

由圖8可知：沉降曲線程較平緩，基坑開挖前期數(shù)值較小，隨著基坑開挖深度的不斷增加地表沉降量隨之加大，地表沉降發(fā)生在距基坑3 m處，達-18.11 mm，隨著2019年8月中旬基坑挖到設(shè)計深度，底板澆筑完成，樁體變形趨于穩(wěn)定；其他部分的斷面沉降曲線基本符合DBC01、02、03、04的段面沉降曲線的規(guī)律。

4 結(jié)語

綜上所述，基坑變形的監(jiān)測是基坑開挖施工過程中非常重要的部分，也是確保建設(shè)項目穩(wěn)定的重要步驟。在實際操作過程中，施工過程中應(yīng)分層開挖，開挖后應(yīng)盡量減少無支撐的暴露時間。支撐架設(shè)加固要確?？煽坑行В瑴p小地下連續(xù)墻變形，施工及支護加固應(yīng)可靠有效，減少連續(xù)地下墻變形，并在施工過程中加強變形監(jiān)測措施，以確保施工安全；監(jiān)測技術(shù)人員可以構(gòu)建數(shù)學評價模型，對所有監(jiān)測內(nèi)容進行科學性分析，最終確定非?？陀^的評價內(nèi)容，提升地鐵基坑開挖的安全性和可靠性。