杭州地鐵靖江站B區(qū)深基坑開挖的變形監(jiān)測分析

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險和難度，故基于監(jiān)測數(shù)據(jù)進行變形規(guī)律的研究具有重要的意義。魏綱等[1]對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)測數(shù)據(jù)進行分析；李煒明等[2]基于城市地鐵典型車站，將異形狹長基坑地下連續(xù)墻不同位置的橫向變形劃為往復型、懸臂型和反彎型三類，并基于實測數(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]通過分析杭州市建國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)測數(shù)據(jù)，研究基坑變形的規(guī)律；王隨新等[4]通過分析杭州地鐵秋濤路車站深基坑地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究了開挖進度和支撐架設的影響，以及標準段滲漏對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)測數(shù)據(jù)。綜上可知，雖然已有較多針對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)條件復雜，相關監(jiān)測數(shù)據(jù)尚不充分，有待于進一步豐富完善。

1 工程概況

1.1 基坑概況

靖江站為杭州地鐵7號線和機場快線換乘站，總長583 m，主體標準段寬40.7 m，開挖深約17.04 m。主體基坑內(nèi)設置3道封堵墻，將基坑分為A、B、C1和C2共4個獨立基坑。先施工A和C1基坑，C2基坑待C1東側端頭結構中板澆筑完成并達到設計強度后，方可施工，B基坑待A、C1基坑結構封頂后施工。后施工基坑開挖時需對前期已完成基坑采取保護措施。本文選取B區(qū)基坑開挖過程中的各項數(shù)據(jù)進行研究。B區(qū)主體基坑 軸— 軸為換乘節(jié)點，基坑長度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)基坑的圍護結構均采用厚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)襯墻按復合構件設計。

B區(qū)主體結構按每段20～25 m分區(qū)，共計11個區(qū)，土方開挖也共劃分為11段進行開挖，段落劃分如圖1所示。此外，基坑開挖、混凝土支撐施工、鋼支撐架設和結構施工等均從兩端向中間進行，2個工作面同時施工。

圖1 靖江站B區(qū)主體基坑開挖分段

土方開挖及結構施工由東西兩端向中間區(qū)域，分2個階段進行。第1階段施工基坑東側，施工順序為：B11→B10→B9→B8→B7→B6→B5。第2階段施工B基坑西側，施工順序為：B1→B2→B3→B4。B2區(qū)第3層、4層基坑待B1、B3段結構底板施工完成后再向下開挖，B2區(qū)第1層、第2層東西兩側地下連續(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)墻底進入124圓礫層。

1.2.2 水文地質(zhì)

地下水類型主要為第四紀松散巖類孔隙潛水和孔隙承壓水，場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，為層間無壓水，具潛水類型。孔隙承壓水分布于深部的12 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向徑流補給，側向徑流排泄。

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)南側靠近空港新天地，其結構形式為8層鋼框架，樁基礎、地下1層車庫距離基坑主體結構最近為3.72 m。此外，B區(qū)北側有一10 kV電力管線，埋深1.5 m。

1.3 監(jiān)測方案

在A區(qū)、C1和C2區(qū)開挖時，同時對鄰近的B區(qū)測點進行監(jiān)測。地表沉降測點共設22組，每組5個測點，點距2、5、5、10 m。在鄰近建筑物空港新天地四周均設測點，共設20個沉降測點。在基坑北側的電力管線處設置管線沉降測點。B區(qū)基坑測點分布如圖2所示。

2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2.1 地表沉降

B區(qū)基坑在南北兩側共設22組測點，在南北側各選取4組測點進行分析。圖3（a）和圖3（b）分別為測點組DBC15（北側）和DBC40（南側）的各5個測點地表沉降時程曲線（正值為隆起，負值為沉降）。

圖2 靖江站B區(qū)基坑測點分布

圖3 地表沉降時程曲線

由圖3可知，基坑兩側測點組各測點在基坑開挖時的地表沉降均主要表現(xiàn)為下沉，且隨著基坑不斷開挖，沉降值越來越大，直至開挖完成后趨于穩(wěn)定。此外，各測點組中的5個測點沉降值均不相同，測點組DBC15中，測點DBC15-4的沉降值最大，達到33.12 mm，最小值則位于測點DBC15-5，為20.35 mm。測點組DBC40中，測點DBC40-3沉降值最大，為27.62 mm，兩測點組沉降最大值均超出報警值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的地表沉降曲線，測量距離約為1.5倍的基坑開挖深度，其中基坑北側和南側測點分別如圖4（a）和圖4（b）所示。由圖4（a）可知，基坑北側測點地表沉降與測點與基坑距離關系整體表現(xiàn)為盆形，沉降最大點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），基坑南側各測點關系曲線形式較一致，最大沉降值為29.39 mm，平均沉降值為21.23 mm，略小于基坑北側測點，這可能與南側測點靠近建筑物有關，且最大沉降點主要位于距基坑3～15 m范圍。因此，本基坑地表沉降最大點范圍為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

本基坑南側靠近空港新天地，為8/9層鋼筋混凝土框架結構，樁基礎形式。在建筑物四周布設20個測點，地下1層車庫布設17個測點，共37個測點。本文取其中26個測點進行分析。部分測點建筑物沉降的時程曲線如圖5所示。

圖4 地表沉降與測點與基坑不同距離關系曲線

圖5 建筑物沉降時程曲線

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

圖6 建筑物測點沉降最大值與測點與基坑距離關系

由圖6可知，所有建筑物測點均表現(xiàn)為沉降，且隨著測點與基坑距離逐漸增大，建筑物沉降值整體趨于減小。此外，可以看出建筑物測點的沉降值整體離散性較大，相同距離的測點沉降值最大可相差3倍，故在測點布設時，對同一幢建筑物，不能對距基坑距離相對較遠的位置少布，甚至不布設測點，并應重視建筑物差異沉降的監(jiān)測。

2.3 管線沉降

基坑北側有一10 kV電力管線相對較近，與基坑近似平行走向。本文取8個測點沉降值進行分析，其中部分測點沉降時程曲線如圖7所示。

由圖7可知，管線測點主要表現(xiàn)為沉降，且隨基坑開挖進行，沉降值逐漸增大，部分測點開挖結束后沉降值存在反彈現(xiàn)象。與基坑距離較近的測點GXC38管線沉降最大，達12.76 mm，接近報警值15 mm。此外，位于基坑中部，但距基坑相對較遠的測點GXC18的沉降值達到11.62 mm。由管線沉降與距基坑距離的關系（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。此外，在相同距離時，靠近基坑中部測點的沉降值可能更大。

圖7 管線沉降時程曲線

圖8 管線沉降與距基坑距離的關系

3 結語

1）基坑開挖引起的地表沉降具有明顯的空間效應，坑外沉降曲線形式多呈盆形，最大地表沉降點位于距離基坑一定位置處（本工程范圍為0.18H～0.88H）。此外，基坑兩側建筑物基礎對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，且同一建筑物測點的差異沉降明顯，故在基坑影響范圍內(nèi)的建筑物四周均應布設測點，并加密監(jiān)測。

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，且存在空間效應，對于相同距離的測點，靠近基坑中部時，其沉降可能更大，在實際施工過程中應注意防范。

[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)測分析 [J].武漢大學學報(工學版),2016,49(6):917-923.

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

[3] 許斌,王哲,魏綱,等.杭州地鐵建國路站深基坑變形與受力監(jiān)測分析 [J].現(xiàn)代隧道技術,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 分析[J].巖土工程學報,2008,30(增刊1):430-435.

[5] 丁智,王達,虞興福,等.杭州地鐵新塘路、景芳路交叉口工程深基坑 監(jiān)測分析[J].巖土工程學報,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測統(tǒng) 計分析[J].巖土工程學報,2011,33(11):1659-1666.