鄭州粉土地層地鐵基坑地表沉降監測數據統計分析

孫立光 王 坤 謝 昊

（1.鄭州市軌道交通有限公司，河南 鄭州450016；2.中鐵隧道集團二處有限公司；3.鄭州大學土木工程學院，河南 鄭州450001）

地鐵作為城市發展最重要的綠色環保的交通方式，越來越受到人們重視和青睞。深基坑是地鐵建設圍護結構中最重要的一環，是整個地鐵建設的關鍵。深基坑工程是一個綜合性非常強的學科，涉及到力學、地質學、施工以及監測等各個領域，施工風險較高[1]。如何通過合理的支護設計和施工方案保證基坑的安全成為當下的難題。實踐表明，支護結構不合理、開挖方案不當、現場管理混亂等必然會導致深基坑變形過大，從而造成基坑失穩，進一步會導致周圍地層沉降及周圍建（構）筑物變形傾倒。一旦發生以上情況，會造成工期延長，導致工程成本急驟增加，甚至會危及人身安全[2-7]。

深基坑開挖難度大，風險大，影響因素多，不同地區圍護結構形式差異大，某地區深基坑開挖引起的變形規律應用于其他地區的基坑工程往往存在適用性的問題。本文以鄭州地鐵2號線某站明挖基坑工程為研究背景，結合現場實測數據，找出基坑開挖過程中地表沉降的影響因素與有關規律，為鄭州市后續地鐵車站基坑以及其他基坑工程的設計和施工提供一定的指導借鑒。

1 工程概況

鄭州地鐵2號線與8號線換乘站，位于花園北路與東風路交叉口西南方向藍堡灣地塊，沿花園路南北向布置。大致位置如下圖所示。

車站站臺中心里程為YCK15+032.570，車站起訖里程為YCK14+959.570～YCK15+148.270，全長188.7m。主體結構為地下二層雙柱三跨箱型結構，頂板平均覆土厚度約3m，車站底板埋深18.29m，采用12.5m雙柱島式站臺，車站標準段寬度為21.3m，盾構井寬度為25.4m。

圖1-1 東風路站大致位置圖

車站主體結構上方為藍堡灣地塊裙房建筑，偏壓在車站主體結構西側兩跨。裙房設地下室三層，開挖深度約17m。車站基坑圍護結構東側臨近花園路，采用Φ1300@1500鉆孔灌注樁，嵌固深度13m，止水帷幕采用Φ850@550攪拌樁。基坑豎向設5道Φ200預應力鋼絞線錨索。樁頂設冠梁，冠梁上設鋼筋混凝土擋墻。錨索水平間距為1.5m，腰梁采用2I28b、2I32b。

2 監測方案

一般基坑臨近地段，土體受擾動程度最大，通常稱之為強烈影響區。隨著向外擴展，根據擴展距離的大小分別可劃分出顯著影響區和一般影響區。當工程周邊環境處于影響區范圍內時，需要進行安全風險監控，且在不同的影響區內，對監控對象相應采用不同的監控手段、監控項目及監控指標等。根據不同的土質條件，把基坑周圍地段按其受基坑工程擾動的程度劃分為3個區，其中Ⅰ區為受擾動最大區，Ⅱ區為受擾動較小區，Ⅲ區為基本不受擾動區。具體見圖2-1。

圖2-1 一般地基的擾動區劃分

2.1監測點布設：基坑外50m范圍內，測點間距5m-15m。

2.2監測儀器：精密水準儀、測斜管、測斜儀。

2.3重點監測對象：基坑10m內測點。

2.4監測頻率：地表/管線，基坑外10m內1～2次/天，基坑外10m-20m內1次/2天，基坑外20m-30m內1次/3天，基坑外30m內1次/周。樁體測斜，1-2次/天。

3 監測數據分析

基坑圍護結構1-16軸、20-30軸采用圍護樁+鋼支撐結構（三層），16-20軸采用圍護樁+錨索結構。基坑東西側布置12個地表監測斷面，其中東側兩排測點、西側兩排測點，北端1個監測斷面，3個測點，見下圖3-1和3-2。根據統計數據，有效地表監測測點共69個。

圖3-1 基坑北段圍護樁+支撐結構平面布點圖

圖3-2 基坑南段圍護樁+錨索/支撐結構平面布點圖

東風路站共統計地表監測點77個。東風路站呈南北向布置，基坑圍護結構1-8軸、19-24軸為支撐+圍護樁結構部分，8-19軸基坑東側為圍護樁+錨索結構，西側為放坡開挖段，因此監測數據根據圍護結構分3部分分析。

3.1 基坑支撐+圍護結構地表沉降分析

基坑圍護結構1-8軸，19-24軸地表沉降監測點主要取基坑DB-1/2/3/4/10/11/12/13斷面東側四排點，基坑西側兩排點，以及基坑東西端DB-14斷面分布點。

基坑東側，西側圍護結構樁部分各測點斷面最終沉降值分布曲線見下圖3-3和3-4。

圖3-3 基坑東側（圍護樁+支撐）各斷面監測點沉降分布曲線

圖3-4 基坑西側（圍護樁+支撐）各斷面監測點沉降分布曲線

如上兩圖所示，基坑東側大部分監測點越靠近基坑，累計沉降值越大，基坑東側沉降值最大值測點DB-4-3累計沉降-34.62mm。基坑西側靠近基坑監測點不同程度出現隆起，基坑西側隆起最大值測點DB-3-5隆起11.62mm，基坑西側累計沉降最大值測點DB-3-6累計沉降-10.51mm。

3.2 基坑東側錨索+圍護結構地表沉降分析

基坑8-19軸東側，各測點主要為DB-5～10斷面，最終沉降值分布曲線見下圖3-5。

圖3-5 基坑東側（錨索+圍護樁）地表測點沉降分布曲線

如上圖所示除DB-9斷面沉降最大值測點為靠近基坑邊緣最大值測點，其余斷面最大值測點位于基坑外第三排測點，錨索段最終沉降最大值測點為DB-6-2，累計沉降-31.95mm。

3.3 基坑西側放坡段+圍護結構地表沉降分析

基坑6-21軸基坑西側，各測點主要為DB-4-10斷面，最終沉降值分布曲線見下圖3-6。

圖3-6 基坑西側（放坡段+圍護結構）地表沉降分布曲線

如上圖所示，除DB-9-5/DB-10-5測點外，其余靠近基坑邊緣測點最終沉降值大于遠離基坑邊緣沉降值，最終沉降最大值測點DB-10-5累計沉降-28.94mm。

分析統計，基坑地表沉降所用有效測點共計77個，監測最大值分布測點個數統計見下表3-1所示：歷史沉降最大值主要分布在-30-5mm區間，占測點總數的94.81%。

表3-1 地表監測最大值統計表

表3-2 監測點最終沉降值范圍值個數統計表

監測點最終沉降值分布圖見下圖3-7所示，大致呈正態曲線分布，最終沉降值主要分布在-30～5mm之間，占測點總數的90.92%。

圖3-7 地表監測點最終沉降值分布區間圖

地表監測速率最大值所用有效測點77個，監測速率絕對值最大值統計如表3-3所示。

地表監測最大值速率絕對值分布圖見下圖3-8，由下圖可知，大部分監測點速率分布在0～2mm/d區間，占測點總數的54.85%。

表3-3 地表監測速率最大值絕對值區間統計表

圖3-8 地表監測變形速率絕對值分布區間圖

4 監測數據總結與結論

根據地表監測點累計沉降/隆起最大值，最終值統計，90%以上的地表監測點累計值控制值在-30～5mm范圍內。在設計控制值范圍內，基坑東側靠近基坑邊緣測點沉降值較大，基坑西側相反。55.85%的測點每日變形速率絕對值最大值在設計控制值±2mm/d以內。

工點監控指標控制值 滿足控制值的監測點占所統計監測點總數的百分比速率（mm/d) 累計值(mm) 速率（mm/d) 累計值(mm)某站地表沉降 2 -28 54.85% 90%樁體測斜 2 30 92% 28.57%

綜合工點地表沉降累計值及變形速率統計分析，該車站雙控值較差，綜合分析與周邊環境存在一定關系，車站東側基坑邊緣距離花園北路較近，不大于10m,周邊環境相互影響因素較多。另外，車站基坑錨索施工是引起地表沉降的另外一個重要原因。

［1］趙錫宏，李蓓.大型超深基坑工程實踐與理論［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］蔣國盛，李紅民，管典志.基坑工程［M］.北京:中國地質大學出版社，2000.

［3］高大釗.深基坑工程（第2版）［M］.北京:機械工業出版社，1999.

［4］夏才初.李永盛.地下工程測試理論與監測技術［M］.上海:同濟大學出版社，1999.

［5］胡中雄.土力學與環境土工學［M］.上海:同濟大學出版社，1997.

［6］程良奎.張作，楊志銀.巖土工程加固實用技術［M］.北京:地震出版社，1994.

［7］龔曉南，楊曉軍，俞建霖.基坑圍護設計若干問題［J］.建筑技術，1998（增刊）:94-101.