武漢地鐵循禮門車站基坑施工期安全監測技術

摘要:在建武漢地鐵二號線一期循禮門車站地質條件復雜多變，深基坑施工穿越運營中的輕軌一號線，地連墻距輕軌橋墩的最小距離為1.4m。為確保基坑施工安全，基坑采用深度為48～50.9m，入巖1.5m的地下連續墻。本文簡要介紹了武漢某深基坑的圍護設計、施工和監測方案，并對主要監測結果進行了詳細分析，以期對今后相關或類似的工程施工提供參考或指導。

關鍵詞:深基坑工程監測開挖施工

中圖分類號:TU473.2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)03(a)-0094-02

隨著地下工程及高層、超高層建筑的興建，深基坑工程越來越多。深基坑監測不僅可以保證基坑支護和相鄰建筑物的安全，驗證支護結構設計，還可以指導基坑開挖和圍護結構的信息化施工，為完善設計分析提供必要的依據。因此，要求對深基坑支護結構、基坑周圍的土體和相鄰建筑物進行綜合、系統監測，保障基坑與周邊環境的安全和使用功能。

在建武漢市軌道交通二號線一期工程循禮門站軌道交通車站位于漢口解放大道與京漢大道之間的江漢路正下方，平行于江漢路布設。車站西端為解放大道及循禮門下穿地道，東端為京漢大道和已建成的輕軌一號線，本站為軌道交通二號線車站，與已建成的輕軌一號線江漢路站換乘。車站為標準地下兩層車站，地下一層為站廳層;地下二層為站臺層。站位北側為武漢船舶工業公司用地，西側為循禮門下穿通道，西南側距離基坑7m(最近處4m)左右有地上3層、地下1層的大潤發商場(基礎類型為整體箱基)，西北側有30層武漢船舶工業公司大樓(基礎類型為入巖樁基礎)，距離基坑約為53m，車站東北有28層世紀大廈大樓(基礎類型為入巖樁基礎)，距離基坑約17m，站位基坑從1號線輕軌橋墩之間穿過，圍護結構距離橋墩的最近距離北側僅有1.25m，南側為2.38m。武漢地鐵二號線一期循禮門車站地質條件復雜多變，基坑周邊環境復雜，施工安全是施工的關鍵問題之一。論文以該工程為背景，簡要介紹了武漢某深基坑的圍護設計、施工和監測方案，并對主要監測結果進行了詳細分析。

1 工程概況

1.1 工程地點及內容

武漢市軌道交通二號線一期工程，起止點樁號為CK10+658.000～CK10+841.000，總長183m，站臺為地下兩層島式站臺，主體建筑面積為10191.1m2，出入口通道、風道(風亭)建筑面積為3272.2m2，車站總建筑面積約為13463.3m2。由于車站周邊有距離基坑很近的大福源和世紀大廈等樓房，還有相對較遠一點的船舶工業公司大樓等，特別是車站從1號線輕軌橋墩之間穿過，圍護結構距離橋墩的最近距離北側僅有1.25m，南側為2.38m，根據周邊這些復雜的環境情況，同時，依據地質水文報告描述，站址處地下水儲量豐富，承壓水頭為2.7～4.5m，并與長江水利關系密切，經綜合考慮，將地下連續墻穿透3-5、4-1、4-2等承壓水層，插入基巖石1.5m左右，隔絕承壓水，形成落底式帷幕，同時考慮到深厚砂層中超深連續墻接縫質量及止水效果，在每個接縫處施工3根品字形高壓旋噴樁，以提高地連墻抗滲止水效果，同時由于大福源及循禮門地下通道等建構筑物離車站基坑較近，為防止槽段施工和基坑開挖后對其影響，在靠近以上建構筑物的連續墻外側施做兩排高壓旋噴樁，以控制保護既有建構筑物的沉降和變形。

1.2 工程地質

擬建場區地勢平坦，原始地貌屬長江沖積一級階地。根據鉆探揭示及對地層成因、年代的分析，本站地層自上而下描述如下。

(1)1雜填土:以混凝土地坪、碎石、磚塊等建筑垃圾與生活垃圾、工業廢料為主的人工填土，局部底部為原湖、塘、溝、浜內人工堆積的淤泥，工程性能極差。層厚1.1～3.4m。該層主要分布于城區表層。1粘土層:褐色、褐黃色、灰褐色，有光澤反應，切面光滑，呈可塑～軟塑狀態，層厚3.4～6.3m，本次勘察區段均有分布。

(2)2粉質粘土層:褐色、褐黃色、灰褐色，呈可塑狀態，局部呈軟塑狀。僅局部分布于粘土層頂部或底部，與粘土呈漸變關系，層厚0～1.9m。

(3)4淤泥質土層:深灰色，有臭味，有機質含量0.6～1.1%，多為軟塑狀，偶見螺殼碎片，稍有光澤反應，切面光滑，手搖有水析出，呈飽和狀態。層厚1.2～3.5m。4粉質粘土、粉土、粉砂互層:灰～灰褐色，粉質粘土呈軟～可塑狀，粉土、粉砂呈松散～稍密狀。各層單層厚度一般約0.3～0.5m。該層在樁號AK10+300～AK11+000段粉細砂單層厚度增加至1m左右。粉質粘土、粉土與粉砂互層是上部粘性土層與下部砂土層之間的過度層，強度較低。該層在本區段均有分布，層厚7.0～13.6m。

(4)1粉砂層:與粉細砂呈漸變關系，無明顯界線，層厚2.0～3.9m，零星分布。

(5)2粉細砂層:灰～青灰色，含有機質及云母，呈飽和、中密狀態，下段局部呈密實狀態。該層下部夾一層分布穩定的粉質粘土層(4-2a)，局部偶夾透鏡狀粉質粘土或含礫中粗砂，一般厚約1.0m，最大可達4.2m。粉細砂層空間分布較連續，一般總厚度24.0～28.0m，埋深約在16.1～46.0m間。

(6)3中粗砂層:雜灰色，含云母，飽水，呈中密～密實狀態。局部為含少量礫卵石，礫卵石粒徑0.5～10cm不等，含量約5～10%，一般呈次圓狀～次棱角狀，成分多為石英巖。分布較穩定，厚度1.3～6.8m，埋深約在43.7～51.3m間。

(7)礫卵石:礫卵石粒徑2～10cm不等，最大達15cm，呈次圓狀～次棱角狀，成分多為石英巖。礫卵石間充填粗砂，密實狀。主要分布在樁號AK10+650～AK11+000段，分布不連續，厚度0～5.2m，埋深在46m以下，局部與含礫中粗砂成漸變關系。

1.3 水文地質

場地地下水有上層滯水和層間承壓水兩種類型。上層滯水主要賦存于人工填土層中，接受大氣降水及地表散水的滲透補給，地下水位不連續，埋深為1.9～2.3m。承壓水主要賦存于第四系全新統沖積粉細砂、中粗砂礫石層中，含水層上部為微弱透水的粘性土，頂板埋深5.7～9.2m，含水層厚度一般35～42m，承壓水頭3.6～4.8m。

2 深基坑監測方案及分析

2.1 監測方案

為了確保該基坑工程在基坑土方開挖期間，準確地反映圍護結構和周邊建筑物變形、圍護結構的應力大小及發展變化情況，確保基坑及周邊建筑物的安全。根據相關規范及設計要求，結合周邊環境的情況和已有的工程經驗，本基坑工程監測項目和儀器如表1所示。

2.2 監測成果資料整理和分析

根據監測方案要求，按計劃及時完成了各項目監測點的埋設工作，并在基坑開挖之前測出了合理的初始值，并隨著施工的進行及時有效地對個監測點進行監測和數據的整理分析工作。各監測結果分析如下。

2.2.1 墻體變形監測

地下連續墻作為基坑支護中的重要部分，一方面在基坑開挖時約束了土體的變形，另一方面，對于地下水有一定的防滲作用，由于地鐵車站地下連續墻屬于較早完成的支護結構，從圖1可以看出，地下連續墻在基坑開挖初期位移較小，隨著土體不斷向深層開挖，其位移也逐漸增大，同時土體埋深越大其變化就相對較小，這與土體開挖時的受力和該層土體性質有關。所以當基坑開挖越深，上方墻體的位移也變化越大，但隨著開挖完成及相應的支撐的抑制作用，墻體最終會達到穩定狀態。

2.2.2 鋼支撐軸力變化規律分析

本工程的支撐有兩種，第一道為鋼筋混凝土支撐，余下幾道采用的是鋼支撐。鋼筋混凝土支撐的軸力利用振弦式鋼筋計測出其中的鋼筋應力經過換算而得的，而鋼支撐軸力的量測是采用軸力計。從分析結果表明，基坑在每層開挖完成以及支撐拆除的兩個階段，相應位置的支撐軸力波動較大，對基坑穩定性的影響較大，故需采取相應的措施，如在相應時段對支撐施加預加力。相關軸力計部分測點變化趨勢如圖2所示，圖中3-28#測點安裝時間較短，變化起伏較大，而其它支撐測點已處于穩定階段。

3 結語

通過本典型深基坑工程的監測工作的實施，合理地指導了施工，并有效地保護了基坑圍護結構和周邊環境的安全，并得出以下結論。

(1)在基坑開挖初期階段，鋼支撐軸力增長迅速，隨著土體開挖完成，鋼支撐的軸力將趨于穩定。相對混凝土支撐來說，在開挖初期，鋼筋混凝土支撐的軸力呈二次曲線增長，待其增長到一定階段，軸力就趨于穩定。

(2)鋼支撐在基坑開挖階段，對于土體變形及整個基坑的穩定起到了顯著作用，減緩了開挖后土體向墻內的移動。值得注意的是在鋼支撐周圍土體開挖及拆除支撐這兩個階段，鋼支撐變化明顯，且呈波動型變化，該狀態對于基坑的穩定性影響較大，需要做出相應的預防措施，盡量避免開挖時土體處于無支撐狀態。

(3)地下連續墻位移在開挖初期，墻體的水平位移會隨基坑開挖深度的增加而增大，但整體變化不大，隨著基坑開挖的深度不斷增大，地下連續墻水平位移也相應增大，而且地下連續墻的水平位移也隨墻體埋深的增加呈遞減變化趨勢，即墻體埋深越大其水平位移越小。

深基坑工程是一個非常復雜的系統工程，在施工過程中應加強監測，并把監測數據及時進行科學的整理分析和反饋，用以指導施工，最終確保基坑和周邊環境的安全。

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