張利偉

(中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

深基坑工程具有技術(shù)難度高，風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn)，為預(yù)防地鐵車站深基坑施工事故的發(fā)生，保證施工安全，對(duì)地鐵工程基坑監(jiān)測(cè)工作尤為重要。農(nóng)業(yè)東路站為5號(hào)線第10座車站，為地下三層三跨箱型框架結(jié)構(gòu)島式車站。地質(zhì)勘探結(jié)果顯示該工程55 m左右以上地基土均屬第四系(Q)沉積地層，強(qiáng)度較低，高壓縮性，孔隙比較高。如果基坑開(kāi)挖不當(dāng)，就會(huì)出線較大變形，為基坑施工帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形比較大，通過(guò)對(duì)變形數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，找到了基礎(chǔ)變形特性[1]，為今后工程施工提供了有效的參考和指導(dǎo)。

1 工程概述

農(nóng)業(yè)東路站為5號(hào)線第10座車站，為地下三層三跨箱型框架結(jié)構(gòu)島式車站。車站設(shè)置在農(nóng)業(yè)東路與祭城路交叉口處，跨農(nóng)業(yè)東路設(shè)置。車站中心里程為YDK12+546.475，車站總長(zhǎng)170.2 m，站臺(tái)寬13 m，有效站臺(tái)長(zhǎng)度140 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.30 m；中心里程處頂板覆土4.0 m，主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬22.3 m，深約24.2 m，盾構(gòu)井段基坑寬26.5 m，深約25.7 m。

農(nóng)業(yè)東路站地貌單元為黃河沖洪積平原和地貌單元為山前洪積緩傾平原地貌。整體場(chǎng)地內(nèi)地勢(shì)較平坦，地面高程在87.06～96.34 m之間，地表除1.5 m厚的雜填土外，組成物基本為粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、細(xì)砂，具體地質(zhì)情況見(jiàn)農(nóng)業(yè)東路站工程地質(zhì)特征(見(jiàn)表1)。

表1 農(nóng)業(yè)東路站工程地質(zhì)特征表

農(nóng)業(yè)東路站所處位置范圍內(nèi)沒(méi)有河流經(jīng)過(guò)，地表水主要來(lái)自大氣降水，降落后的雨水沿地面地勢(shì)低處流入路側(cè)排水溝。地下水位，根據(jù)勘察資料第一層地下水穩(wěn)定水位埋深為10.2～11.8 m，高程為77.54～79.25 m，變幅1～2 m。據(jù)調(diào)查場(chǎng)地近3～5年地下水埋深為7.5～9.1 m，平均值為5.77 m，標(biāo)高為87 m，根據(jù)鉆探揭示的地層結(jié)構(gòu)特征，地下水類型主要為孔隙潛水。

根據(jù)本工程的水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件，場(chǎng)地范圍內(nèi)分布的粉土、砂土間無(wú)穩(wěn)定的隔水層，相互間水力聯(lián)系較好。

2 基坑變形特性分析

2.1 墻體水平位移

2.1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

測(cè)點(diǎn)沿基坑四周圍護(hù)樁頂或基坑邊坡頂按間距20 m布置(按四舍五入原則計(jì))。選擇布設(shè)在基坑陽(yáng)角部位、周邊臨近重要建(構(gòu))筑物部位、基坑長(zhǎng)邊中部、周邊存在重要管線或周邊地面荷載較大部位。盡量布設(shè)在與水平位移和沉降監(jiān)測(cè)同一部位，本站共布置測(cè)點(diǎn)33個(gè)。

2.1.2 觀測(cè)方法

用模擬測(cè)頭檢查測(cè)斜管導(dǎo)槽，測(cè)斜測(cè)讀儀開(kāi)機(jī)預(yù)熱穩(wěn)定，將測(cè)頭導(dǎo)輪插入測(cè)斜管導(dǎo)槽內(nèi)，緩慢地下放至管底，然后從下到上，每隔0.5 m測(cè)量一次，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄[2]。為后期施工提供更加真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。

2.1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)通常選定在測(cè)斜管的底部。設(shè)定測(cè)斜管的底部為穩(wěn)定點(diǎn)，若圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，軸線就會(huì)形成撓度，通過(guò)高精度測(cè)斜儀對(duì)軸線的傾角詳細(xì)測(cè)量，從而確定水平位移值。設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)為O點(diǎn)，坐標(biāo)為(X0，Y0)，測(cè)斜管軸線各測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)需由以式(1)與式(2)確定。

(1)

(2)

公式(1)和(2)中，α表示傾斜角；L測(cè)斜儀標(biāo)距，m；f表示測(cè)斜儀率定常數(shù)；Δεxi表示X方向第i段正、反測(cè)應(yīng)變讀數(shù)差之半；Δεyi表示Y方向第i段正、反測(cè)應(yīng)變讀數(shù)差之半。每一測(cè)段兩個(gè)方向的傾角都需進(jìn)行正、反兩次量測(cè)，確保消除量測(cè)裝置零漂移引起的誤差[3]。

2.1.4 墻體最大水平位移統(tǒng)計(jì)分析

在基坑檢測(cè)中總共布置了33個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，最大水平變形進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見(jiàn)圖1)

圖1 ZQT水平位移時(shí)程曲線圖(縱向單位：m,橫向單位：mm)

從上圖可以明顯的看出，從2016年5月2號(hào)早上9點(diǎn)開(kāi)始，ZQT-04、ZQT-05這兩個(gè)測(cè)斜孔，在12～18 m位置處發(fā)生較大的位移。分析原因可能為受地下水下降，大量泥沙流失的影響，導(dǎo)致土體發(fā)生重大位移[4]。樁體水平位移累計(jì)變化量為±30 mm，變化速率為±2 mm/D。

2.1.5 墻體水平位移分析

從基坑檢測(cè)結(jié)果中可以看出，實(shí)測(cè)墻體水平位移略大于理論計(jì)算位移，該車站基坑大部分變形都超過(guò)基坑監(jiān)測(cè)控制變形要求，最大位移發(fā)生在12～18 m位置處大約為50 mm[5]。

大部分墻體水平位移發(fā)生在坑底以下4 m的范圍內(nèi)，需及時(shí)對(duì)基坑底部進(jìn)行加固處理，以抵抗不均勻沉降變形。導(dǎo)致基坑變形最大的原因是支架架設(shè)不及時(shí)、預(yù)加軸力沒(méi)有按照?qǐng)D紙要求及時(shí)補(bǔ)加等。

2.2 墻后地表沉降

2.2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

沿基坑周邊布設(shè)，點(diǎn)距20 m，共布置地表測(cè)點(diǎn)108個(gè)；車站設(shè)置17個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，其中一般性監(jiān)測(cè)斷面14個(gè)，控制性監(jiān)測(cè)斷面3個(gè)；一般性監(jiān)測(cè)斷面基坑單側(cè)布置測(cè)點(diǎn)3排，測(cè)點(diǎn)距基坑邊緣距離分別為2 m、7 m、12 m；控制性監(jiān)測(cè)斷面基坑單側(cè)布置測(cè)點(diǎn)5排，測(cè)點(diǎn)距基坑邊緣距離分別為2 m、7 m、12 m、22 m、32 m[6]。

2.2.2 觀測(cè)方法

采用幾何水準(zhǔn)測(cè)量方法對(duì)周邊地表進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，同時(shí)采用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)注意要點(diǎn)事項(xiàng)及其技術(shù)要求與圍護(hù)樁頂沉降監(jiān)測(cè)相關(guān)要求一致。

2.2.3 各測(cè)點(diǎn)時(shí)程曲線

各測(cè)點(diǎn)時(shí)程曲線如圖2所示。

圖2 各測(cè)點(diǎn)時(shí)程曲線圖(單位：mm)

由上圖可以看到，地表沉降各測(cè)點(diǎn)在5月2號(hào)發(fā)生顯著的下沉，從5月4號(hào)2∶30后，可以看到各測(cè)點(diǎn)沉降量趨于平緩。立柱沉降整體趨于抬升的趨勢(shì)[7]。

2.2.4 地表沉降分布特征

基坑墻后地表沉降具有明顯的空間效應(yīng)，墻后地表沉降影響距離分布具體情況如圖3所示：

圖3 墻后地表沉降影響距離分布圖

圖3中，d表示圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平距離，H表示基坑的開(kāi)挖深度，通過(guò)圖3可以看出，圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)地表沉降影響范圍約為4.0H[8]。地表沉降累計(jì)變化量為±36 mm，變化速率為±3 mm/D。

3 處理措施

農(nóng)業(yè)東路站2016年5月2日現(xiàn)場(chǎng)工d況：基坑?xùn)|端頭井中板結(jié)構(gòu)施工，標(biāo)準(zhǔn)段：15～18軸中板結(jié)構(gòu)施工，13～14軸底板澆筑完成，11～12軸底板防水施工，4～11軸土方開(kāi)挖，基坑南側(cè)10～8軸位置有土方堆載，上午10時(shí)55分巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)基坑地連墻墻體漏水，查看具體情況發(fā)現(xiàn)在位于基坑10軸下方約19.9 m處地連墻墻體出現(xiàn)長(zhǎng)約110 cm×56 cm的墻體裂縫，觀察裂縫具體情況屬地連墻接縫處，同時(shí)采取堵漏施工，施工監(jiān)測(cè)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)[9]。在下午14時(shí)30分在裂縫上方約2 m處也出現(xiàn)漏水情況，并有加劇趨勢(shì)，基坑南側(cè)9～10軸地表出現(xiàn)裂縫，施工單位清理基坑南側(cè)土方堆載并加快堵漏施工。2016年5月3日19時(shí)，基坑南側(cè)8～10軸位置地表塌陷，面積約為25 m×15 m。

針對(duì)上述變形形成的原因，本工程采取了如下措施，有效保證了施工質(zhì)量：(1)按照工程開(kāi)挖變形情況，合理修正開(kāi)挖方式，由最先的盆式分層開(kāi)挖調(diào)整為水平開(kāi)挖方式，對(duì)支撐處采用開(kāi)槽開(kāi)挖一并架設(shè)支撐；(2)及時(shí)增加施工底板墊層厚度，以增加被動(dòng)抗力，同時(shí)防止對(duì)地下連續(xù)墻“踢腳”的損壞；(3)增加觀測(cè)次數(shù)，加強(qiáng)對(duì)變形的監(jiān)測(cè)，依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)施信息法施工[10]。經(jīng)采取上述調(diào)整土方開(kāi)挖方式、及時(shí)架設(shè)支撐，底板墊層厚度由20 cm增至30 cm等措施，基坑得以順利開(kāi)挖完成。對(duì)于局部變形較大及侵限的地段，經(jīng)設(shè)計(jì)單位核準(zhǔn)，減少了主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻厚度，符合結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)鄭州市軌道交通5號(hào)線農(nóng)業(yè)東路基坑沉降進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)墻體最大水平位移和地面沉降進(jìn)行研究，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：(1)受到地質(zhì)條件的影響，該工程基礎(chǔ)墻體水平位移和地面沉降沉降位移的變化都比較大，墻體最大水平位移約為50 mm，地表沉降最大水平為487.4 mm。(2)不同軟土地區(qū)，墻體最大地表沉降，一般小于墻體最大水平位移。(3)為控制基坑變形，需要及時(shí)施工底板墊層并增加底板墊層厚度，以增加被動(dòng)抗力。由盆式分層開(kāi)挖及時(shí)調(diào)整為水平開(kāi)挖方式，支撐處采用開(kāi)槽開(kāi)挖并同時(shí)架設(shè)支撐。