軟土地鐵車站深基坑施工變形監測與分析

鄧力雄 蔡小偉

摘 要：本文以上海地鐵13號線二期工程長清路-華夏中路站段的基坑施工情況為例，在對該基坑工程的施工特點以及基坑施工變形監測方法分析基礎上，結合基坑開挖期間不均勻超載、降水、地表剛度、開挖范圍及開挖時間等因素對基坑變形的影響及其變化規律進行研究和分析。

關鍵詞：軟土 地鐵車站 深基坑 施工 變形監測 分析

深基坑開挖施工中，由于降水等自然條件以及基坑內部土體結構應力變化影響，導致其存在坑底隆起或圍護結構不規則位移、支撐軸力增加等情況，尤其是軟土地區，由于土體結構本身的強度以及荷載能力等均比較低，更容易發生位移、變形等，對深基坑開挖施工及其后期穩定性產生影響。因此，加強深基坑施工現場的變化監測，以確保深基坑開挖施工順利開展，同時實現其后期穩定性維護，十分重要。

1、工程實例

上海地鐵13號線二期工程長清路-華夏中路站段站臺采用雙柱三跨框架結構形式，其車站主體結構長度約為324m，標準段寬約為31m，端頭井尺寸為16.0×36.0m，為地下兩層雙島三線車站，中間股道為小交路折返線，站前設置單渡線，站后接入停車場出入場線。該車站基坑開挖采用明挖法，其中，標準段底板埋深約17m，采用厚度為800mm的地下連續墻+400mm側墻雙層襯砌結構，墻長分別為33.0m和32.0m;端頭井底板的埋深大約為19m，采用厚度為的地下連續墻側墻雙層襯砌結構，端頭井墻長均為36.5m，同時，基坑開挖支護采用首道為鋼筋砼支撐、其余均為鋼支撐的五道支撐體系，其支撐體系設置在車站主體端頭井與標準段之間，并在車站基坑東端頭約105m位置處設置臨時封堵墻對基坑開挖進行圍護，以確保其開挖施工的順利實施。

該車站基坑開挖施工地區以第四紀松散沉積物為主，厚度約為60m，其地層分布主要為粉砂、粉土、飽和粘性土，并且表現出成層分布的特征。其中，該車站中華夏中路站東側有一明浜穿越，寬約21m，水深0.5m至2.1m，淤泥厚約0.40m至2.60m;西側端頭井處分布有一藕塘，寬約16m，水深0.7m，淤泥厚約0.4m，進行基坑開挖施工前需要針對上述軟土地基進行清淤換填，并采用均一的粘土進行分層回填壓實，其回填土強度要求滿足0.1MPa。

2、軟土地鐵車站的深基坑施工變形監測及結果分析

根據上述工程情況，在進行該地鐵車站的深基坑開挖施工中，由于其地質條件較為復雜，且施工影響面較大，為避免施工變形對基坑開挖及其后期穩定性產生影響，需要采取相應的監測方法，加強深基坑施工對周圍建筑以及土地結構、地下水、支護體系等的影響監測與分析，以在合理的開挖支護與控制措施下，為深基坑開挖施工及其安全性提供可靠的保障。如下表1所示，即為上述地鐵車站深基坑施工變形監測的主要內容。

結合上述深基坑施工特征，本文采用地下與地面互相結合的方式，均勻地將監測點布設于市政管線、建構筑物、坑外地下水與周邊地表、支撐、以及圍護墻體等位置，形成立體監測體系，以對整個地鐵車站深基坑施工過程中監測對象的受力、變形、以及位移等狀況進行系統掌握，為施工開展及其安全性提供保障。

在上述監測方法下，對周圍地表的累積沉降及位移變化檢測顯示，其地表沉降監測點最大沉降量達到-168mm左右，并且該沉降點位于地鐵車站施工的暗濱區，其在基坑開挖施工前的地表累積沉降量已達到-66mm左右，受基坑開挖施工中大量土體卸載對周圍土體的擾動影響，再加上各種挖土與運輸車輛行駛所產生的地面荷載影響，導致基坑周圍地表出現沉降位于變化，但是其整體變化較為平緩，尤其是在基坑開挖施工結束后，其地表沉降與位移變化趨于平緩和穩定的特征更加明顯。其次，其圍護墻體的其中一監測點累計位移變化最大達到-22mm左右，超出報警值，而這種位移變化在基坑開挖結束以及墊層、底板澆筑完成后逐漸穩定，并且至監測結束時仍較為平穩，其余監測點以及圍護墻體沉降累計變化未達到報警值。此外，對深基坑施工的圍護墻體測斜累計變化監測顯示，其基坑開挖施工中均存對圍護墻體的測斜變化存在一定影響，并且該作用導致部分圍護墻體測斜點受到破壞，其中，基坑施工中土方車以及各種大型施工車輛行駛對地面產生的荷載影響，是導致基坑圍護體在基坑內位移的主要原因，同時基坑開挖造成的大量土體卸載對周圍土體產生的擾動影響，也會造成圍護體位移。最后，上述地鐵車站深基坑施工中，其支撐軸力變化監測顯示，基坑開挖導致大部分基坑軸力變化超出報警值，并且在根據監測信息對其施工工序進行優化，并進行基坑開挖與支撐形成進度控制后，其監測數據變化逐漸趨于穩定。

3、軟土地鐵車站深基坑施工變形特征

根據上述對軟土地鐵車站深基坑施工變形的監測分析，可以看出該車站深基坑施工中所存在的變形情況較為突出，但是該變形情況對周圍建筑及其結構安全性影響那個較小，其中，基坑施工對圍護結構的變形影響中，以基坑開挖面表現最為顯著，整體變化呈拋物線狀，而基坑邊緣是該地鐵車站基坑周圍地面的最大沉降變形區，并且整個基坑施工中的圍護墻測斜以及周圍地表沉降、支撐軸力、水位等監測對象的變形情況，基坑開挖與地下連續墻施工階段最為突出，在基坑底板澆筑施工完成后其變形則趨于穩定。針對這種情況，對其基坑施工變形的影響因素分析可以看出，上述地鐵車站深基坑施工中，由于基坑施工兩側圍檁的高度差異以及單側施工與進出土等作用，導致基坑兩邊的土體荷載分布不均，從而引起基坑挖深較大一側的整體位移發生，從而導致另一側變形加快;其次，地面剛度以及降水、基坑開挖施工中的時空效應等，也會對基坑施工中的變形存在一定的作用和影響。因此，進行軟土地鐵車站深基坑施工中，一旦存在地表荷載不對稱情況，就會造成較大荷載下的地表沉降及位移變化發生，同時基坑開挖施工中應根據開挖設計對其基坑降水措施進行分段設計，并加強基坑周圍重要建筑物以及管線位置的水位變化控制，此外，還應針對軟土地區基坑開挖施工順序以及開挖后暴露時間等對基坑形變的影響，就時空效應在基坑施工變形中的具體作用和影響進行全面考慮和控制，以避免基坑施工變形對施工開展及其安全性的不利影響。

4、結束語

總之，對軟土地鐵車站基坑施工變形的監測分析，有利于促進對軟土地鐵車站深基坑施工變形規律及其影響因素準確把握基礎上，采取有效的控制措施，減少施工變形對施工開展及其后期穩定性的不利影響，具有十分積極的作用和意義。

參考文獻：

[1]林巧.軟土地區超大面積深基坑全范圍同期開挖工程實踐[J].施工技術，2019，48（13）：23-27.

[2]陳濤，宋靜，翟超.考慮時空效應軟土地區深基坑開挖變形分析[J].巖土工程技術，2019，33（03）：149-153+187.

[3]劉偉，吳新宇，彭海燕.不同開挖順序下軟土深基坑受力與變形對比分析[J].工程質量，2019，37（06）：19-25+32.