陶思海

上海地礦工程勘察有限公司 上海 200065

地鐵深基坑工程施工具有較大的風(fēng)險(xiǎn)和難度，故基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行變形規(guī)律的研究具有重要的意義。魏綱等[1]對(duì)杭州某地鐵車站深基坑開挖引起的支撐軸力、地表沉降、建筑沉降以及周邊地下管線沉降等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；李煒明等[2]基于城市地鐵典型車站，將異形狹長(zhǎng)基坑地下連續(xù)墻不同位置的橫向變形劃為往復(fù)型、懸臂型和反彎型三類，并基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，研究了不同開挖深度下地下連續(xù)墻的變形規(guī)律；許斌等[3]通過(guò)分析杭州市建國(guó)路站深基坑墻體水平位移、支撐軸力、地表沉降、建筑物沉降和坑外地下水位等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究基坑變形的規(guī)律；王隨新等[4]通過(guò)分析杭州地鐵秋濤路車站深基坑地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究了開挖進(jìn)度和支撐架設(shè)的影響，以及標(biāo)準(zhǔn)段滲漏對(duì)基坑近處土體位移的影響；丁智等[5]分析了杭州地鐵新塘路、景芳路交叉口深基坑地下連續(xù)墻深層水平位移、鋼支撐軸力、地表沉降和地下水位等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。綜上可知，雖然已有較多針對(duì)杭州地鐵深基坑開挖引起基坑變形規(guī)律的研究，但杭州地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)尚不充分，有待于進(jìn)一步豐富完善。

1 工程概況

1.1 基坑概況

靖江站為杭州地鐵7號(hào)線和機(jī)場(chǎng)快線換乘站，總長(zhǎng)583 m，主體標(biāo)準(zhǔn)段寬40.7 m，開挖深約17.04 m。主體基坑內(nèi)設(shè)置3道封堵墻，將基坑分為A、B、C1和C2共4個(gè)獨(dú)立基坑。先施工A和C1基坑，C2基坑待C1東側(cè)端頭結(jié)構(gòu)中板澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可施工，B基坑待A、C1基坑結(jié)構(gòu)封頂后施工。后施工基坑開挖時(shí)需對(duì)前期已完成基坑采取保護(hù)措施。本文選取B區(qū)基坑開挖過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。B區(qū)主體基坑 軸— 軸為換乘節(jié)點(diǎn)，基坑長(zhǎng)度38 m，開挖深度27.58 m，基坑最寬處為48.86 m。主體基坑底位于③6粉砂層。B區(qū)基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用厚800 mm/1 200 mm地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐體系，插入比約為1.54（換乘節(jié)點(diǎn)內(nèi)為1.5）。地下連續(xù)墻采用工字鋼接頭，地下連續(xù)墻與內(nèi)襯墻按復(fù)合構(gòu)件設(shè)計(jì)。

B區(qū)主體結(jié)構(gòu)按每段20～25 m分區(qū)，共計(jì)11個(gè)區(qū)，土方開挖也共劃分為11段進(jìn)行開挖，段落劃分如圖1所示。此外，基坑開挖、混凝土支撐施工、鋼支撐架設(shè)和結(jié)構(gòu)施工等均從兩端向中間進(jìn)行，2個(gè)工作面同時(shí)施工。

圖1 靖江站B區(qū)主體基坑開挖分段

土方開挖及結(jié)構(gòu)施工由東西兩端向中間區(qū)域，分2個(gè)階段進(jìn)行。第1階段施工基坑?xùn)|側(cè)，施工順序?yàn)椋築11→B10→B9→B8→B7→B6→B5。第2階段施工B基坑西側(cè)，施工順序?yàn)椋築1→B2→B3→B4。B2區(qū)第3層、4層基坑待B1、B3段結(jié)構(gòu)底板施工完成后再向下開挖，B2區(qū)第1層、第2層?xùn)|西兩側(cè)地下連續(xù)墻隨挖隨鑿。

1.2 地質(zhì)條件

1.2.1 工程地質(zhì)

該場(chǎng)地位于錢塘江沖海積沉積平原，地形較為平坦，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較穩(wěn)定。上部主要為錢塘江近代沖擊沉淀的粉土和砂土，下部為海相沉積地層，車站基坑底位于③6粉砂層，地下連續(xù)墻底進(jìn)入124圓礫層。

1.2.2 水文地質(zhì)

地下水類型主要為第四紀(jì)松散巖類孔隙潛水和孔隙承壓水，場(chǎng)地淺層地下水屬孔隙性潛水，主要賦存于③大層砂質(zhì)粉土、粉砂，水量大；⑧夾層粉砂呈透鏡體零星分布，為層間無(wú)壓水，具潛水類型?？紫冻袎核植加谏畈康?2 1粉砂和12 4圓礫層中，承壓水水量豐富，隔水層為上部的粉質(zhì)黏土層（⑥、⑧層），承壓水主要接受古河槽側(cè)向徑流補(bǔ)給，側(cè)向徑流排泄。

1.2.3 周邊環(huán)境

靖江站位于青六南路與永盛路交叉路口，東西向布置。主體基坑B區(qū)南側(cè)靠近空港新天地，其結(jié)構(gòu)形式為8層鋼框架，樁基礎(chǔ)、地下1層車庫(kù)距離基坑主體結(jié)構(gòu)最近為3.72 m。此外，B區(qū)北側(cè)有一10 kV電力管線，埋深1.5 m。

1.3 監(jiān)測(cè)方案

在A區(qū)、C1和C2區(qū)開挖時(shí)，同時(shí)對(duì)鄰近的B區(qū)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。地表沉降測(cè)點(diǎn)共設(shè)22組，每組5個(gè)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)距2、5、5、10 m。在鄰近建筑物空港新天地四周均設(shè)測(cè)點(diǎn)，共設(shè)20個(gè)沉降測(cè)點(diǎn)。在基坑北側(cè)的電力管線處設(shè)置管線沉降測(cè)點(diǎn)。B區(qū)基坑測(cè)點(diǎn)分布如圖2所示。

2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

2.1 地表沉降

B區(qū)基坑在南北兩側(cè)共設(shè)22組測(cè)點(diǎn)，在南北側(cè)各選取4組測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析。圖3（a）和圖3（b）分別為測(cè)點(diǎn)組DBC15（北側(cè)）和DBC40（南側(cè)）的各5個(gè)測(cè)點(diǎn)地表沉降時(shí)程曲線（正值為隆起，負(fù)值為沉降）。

圖2 靖江站B區(qū)基坑測(cè)點(diǎn)分布

圖3 地表沉降時(shí)程曲線

由圖3可知，基坑兩側(cè)測(cè)點(diǎn)組各測(cè)點(diǎn)在基坑開挖時(shí)的地表沉降均主要表現(xiàn)為下沉，且隨著基坑不斷開挖，沉降值越來(lái)越大，直至開挖完成后趨于穩(wěn)定。此外，各測(cè)點(diǎn)組中的5個(gè)測(cè)點(diǎn)沉降值均不相同，測(cè)點(diǎn)組DBC15中，測(cè)點(diǎn)DBC15-4的沉降值最大，達(dá)到33.12 mm，最小值則位于測(cè)點(diǎn)DBC15-5，為20.35 mm。測(cè)點(diǎn)組DBC40中，測(cè)點(diǎn)DBC40-3沉降值最大，為27.62 mm，兩測(cè)點(diǎn)組沉降最大值均超出報(bào)警值24 mm，表明施工水平尚有提升的空間。

圖4為距基坑不同距離時(shí)的地表沉降曲線，測(cè)量距離約為1.5倍的基坑開挖深度，其中基坑北側(cè)和南側(cè)測(cè)點(diǎn)分別如圖4（a）和圖4（b）所示。由圖4（a）可知，基坑北側(cè)測(cè)點(diǎn)地表沉降與測(cè)點(diǎn)與基坑距離關(guān)系整體表現(xiàn)為盆形，沉降最大點(diǎn)主要集中在距離基坑10～15 m范圍，最大值為33.12 mm。根據(jù)圖4（b），基坑南側(cè)各測(cè)點(diǎn)關(guān)系曲線形式較一致，最大沉降值為29.39 mm，平均沉降值為21.23 mm，略小于基坑北側(cè)測(cè)點(diǎn)，這可能與南側(cè)測(cè)點(diǎn)靠近建筑物有關(guān)，且最大沉降點(diǎn)主要位于距基坑3～15 m范圍。因此，本基坑地表沉降最大點(diǎn)范圍為0.18H～0.88H（H為基坑挖深），與杭州地鐵另一車站深基坑的0.30H～0.75H和秋濤路車站基坑的0.34H 類似，均小于上海地區(qū)的0.3H～1.0H[6]。

2.2 建筑物沉降

本基坑南側(cè)靠近空港新天地，為8/9層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)形式。在建筑物四周布設(shè)20個(gè)測(cè)點(diǎn)，地下1層車庫(kù)布設(shè)17個(gè)測(cè)點(diǎn)，共37個(gè)測(cè)點(diǎn)。本文取其中26個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析。部分測(cè)點(diǎn)建筑物沉降的時(shí)程曲線如圖5所示。

圖4 地表沉降與測(cè)點(diǎn)與基坑不同距離關(guān)系曲線

圖5 建筑物沉降時(shí)程曲線

由圖5可知，隨基坑開挖進(jìn)行，所示建筑物測(cè)點(diǎn)均表現(xiàn)為沉降，且隨時(shí)間增加而呈線性增大，但變化速率較為穩(wěn)定。測(cè)點(diǎn)JGC10-7的沉降值最大，為8.34 mm，小于報(bào)警值20 mm。同一建筑物不同位置處（不同測(cè)點(diǎn)）的最大沉降值有較大區(qū)別，如測(cè)點(diǎn)JGC10-3的最大沉降值僅為3.18 mm，為測(cè)點(diǎn)JGC10-7的38.1%，因此同一建筑物不僅要重視單一測(cè)點(diǎn)最大沉降值，還要加強(qiáng)整體差異沉降的監(jiān)測(cè)。建筑物測(cè)點(diǎn)沉降最大值與距基坑距離關(guān)系如圖6所示。

圖6 建筑物測(cè)點(diǎn)沉降最大值與測(cè)點(diǎn)與基坑距離關(guān)系

由圖6可知，所有建筑物測(cè)點(diǎn)均表現(xiàn)為沉降，且隨著測(cè)點(diǎn)與基坑距離逐漸增大，建筑物沉降值整體趨于減小。此外，可以看出建筑物測(cè)點(diǎn)的沉降值整體離散性較大，相同距離的測(cè)點(diǎn)沉降值最大可相差3倍，故在測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，對(duì)同一幢建筑物，不能對(duì)距基坑距離相對(duì)較遠(yuǎn)的位置少布，甚至不布設(shè)測(cè)點(diǎn)，并應(yīng)重視建筑物差異沉降的監(jiān)測(cè)。

2.3 管線沉降

基坑北側(cè)有一10 kV電力管線相對(duì)較近，與基坑近似平行走向。本文取8個(gè)測(cè)點(diǎn)沉降值進(jìn)行分析，其中部分測(cè)點(diǎn)沉降時(shí)程曲線如圖7所示。

由圖7可知，管線測(cè)點(diǎn)主要表現(xiàn)為沉降，且隨基坑開挖進(jìn)行，沉降值逐漸增大，部分測(cè)點(diǎn)開挖結(jié)束后沉降值存在反彈現(xiàn)象。與基坑距離較近的測(cè)點(diǎn)GXC38管線沉降最大，達(dá)12.76 mm，接近報(bào)警值15 mm。此外，位于基坑中部，但距基坑相對(duì)較遠(yuǎn)的測(cè)點(diǎn)GXC18的沉降值達(dá)到11.62 mm。由管線沉降與距基坑距離的關(guān)系（圖8）可以看出，管線最大沉降值隨距基坑距離的增大而整體呈減小趨勢(shì)。此外，在相同距離時(shí)，靠近基坑中部測(cè)點(diǎn)的沉降值可能更大。

圖7 管線沉降時(shí)程曲線

圖8 管線沉降與距基坑距離的關(guān)系

3 結(jié)語(yǔ)

1）基坑開挖引起的地表沉降具有明顯的空間效應(yīng)，坑外沉降曲線形式多呈盆形，最大地表沉降點(diǎn)位于距離基坑一定位置處（本工程范圍為0.18H～0.88H）。此外，基坑兩側(cè)建筑物基礎(chǔ)對(duì)坑外地表沉降有一定的影響。

2）建筑物沉降雖整體隨距基坑距離增大而減小，但離散性大，且同一建筑物測(cè)點(diǎn)的差異沉降明顯，故在基坑影響范圍內(nèi)的建筑物四周均應(yīng)布設(shè)測(cè)點(diǎn)，并加密監(jiān)測(cè)。

3）基坑開挖引起的管線沉降隨距基坑距離的增大而整體呈減小趨勢(shì)，且存在空間效應(yīng)，對(duì)于相同距離的測(cè)點(diǎn)，靠近基坑中部時(shí)，其沉降可能更大，在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)注意防范。

[1] 魏綱,華鑫欣,虞興福.杭州某地鐵車站深基坑開挖施工監(jiān)測(cè)分析 [J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2016,49(6):917-923.

[2] 李煒明,姚成毅,任虹,等.地鐵車站異性狹長(zhǎng)基坑地連墻變形分類及 規(guī)律研究[J].中國(guó)鐵道科學(xué),2019,40(4):17-26.

[3] 許斌,王哲,魏綱,等.杭州地鐵建國(guó)路站深基坑變形與受力監(jiān)測(cè)分析 [J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2016,53(增刊2):560-568.

[4] 王隨新,楊有海,周沈華.杭州地鐵秋濤路車站深基坑地表沉降監(jiān)測(cè) 分析[J].巖土工程學(xué)報(bào),2008,30(增刊1):430-435.

[5] 丁智,王達(dá),虞興福,等.杭州地鐵新塘路、景芳路交叉口工程深基坑 監(jiān)測(cè)分析[J].巖土工程學(xué)報(bào),2013,35(增刊2):445-451.

[6] 王衛(wèi)東,徐中華,王建華.上海地區(qū)深基坑周邊地表變形性狀實(shí)測(cè)統(tǒng) 計(jì)分析[J].巖土工程學(xué)報(bào),2011,33(11):1659-1666.