基于監測數據深基坑開挖對臨近地鐵站影響分析

張 柯

（深圳市水務規劃設計院股份有限公司,廣東 深圳 518000）

1 引言

深基坑工程是城市建設過程中常見的工程。隨著城市用地的逐漸緊張,深基坑施工過程中周邊重要建筑物越來越多,尤其是城市軌道交通工程[1-3]。地鐵運力強、速度快已經逐漸成為城市交通樞紐的重要組成部分[4-6],臨近地鐵深基坑工程開挖后對地鐵的影響分析是十分重要的。結合創智天地大廈項目工程為例,對基坑施工過程中地鐵監測方法及監測結果進行研究,分析基坑施工對地鐵的影響。

2 基坑工程概況

創智天地大廈項目基坑占地面積約5600 m2,基坑深約14.3 m~15.0 m。局部電梯井及集水坑位置分布基底深坑,基底高程-9.8 m~-11.3 m,超深約3 m。

基坑南北向較長,長寬分別約為135 m及55 m,基坑東側為正在施工的基坑,基坑主要采用樁錨支護；南側為科技南二路,距離坑邊約4 m~5 m；北側為科技南一路,旁邊為地鐵科技大廈項目；西側為地鐵一號線深大站及其出口,主體結構距基坑邊線約1.5 m。

基坑安全等級為一級。基坑臨近地鐵側采用咬合樁加內支撐的支護形式,南北側采用排樁支護,支護樁采用旋挖成樁,內支撐主要為鋼筋混凝土角撐及對撐,共布置兩道,在基坑東側利用儲能大廈地下室外墻作為支撐點。支撐立柱采用鋼構柱,立柱樁為旋挖灌注樁,在局部支撐格間現澆混凝土板形成整體,以增加支撐水平剛度,考慮利用砼板堆放一定的施工材料荷載。對基坑壁采用掛網噴砼,以防止樁間土體塌落。

3 地鐵監測方案

道中間為深大地鐵站,緊鄰基坑邊緣為地鐵站C出口。監測對象為上下行線隧道結構、運營線路軌道、出口過道及地表建筑物。

監測方法：地鐵隧道結構監測采用自動全站儀極坐標法自動化觀測,出口過道及地面建筑物沉降監測采用數字水準儀按二等水準精度測量。

3.1 監測基準點及變形點的布設

3.1.1 監測基準點

地鐵監測區域位于深大站區段,與本項目相鄰的北側為地鐵科技大廈項目,考慮到有施工影響,將本項目監測基準點設置在變形區的南端。在上行線和下行線隧道變形監測區域的南端分別設立4個基準點（共8個基準點）。

本項目變形監測區域為地鐵站內,變形區中部為地鐵屏蔽門,由于條件限制,中部無法布設工作基點,因此,將工作基點布置在變形監測區域外的一端（南端）,在工作基點上架設自動化全站儀。自動化全站儀通過基座固定在洞壁特制角鐵支架上。

3.1.2 監測點布置

根據本項目地鐵監測方案要求,監測內容為：深大站C出口地表建筑物及垂直電梯井沉降監測；地鐵站C出口過道結構沉降監測；基坑施工區段地鐵上、下行線軌道及隧道結構變形監測。現場布設監測點時由地鐵運營公司人員陪同,共同確定監測位置。

①地鐵深大車站C出口地表建筑物沉降監測,沿建筑物四周布置,點位設置在建筑物的主要結構位置,共布設建筑物監測點10個（其中垂直電梯井4個）,編號為D01~D10。建筑物監測點標志見圖1。

基坑西側為地鐵1號線,分為上下行線2條隧道,兩隧

②地鐵站C出口過道結構沉降監測,靠近基坑邊的出口過道結構布設監測點,按3 m~5 m間距布置,共布設監測點10個,編號為D11~D20。

③基坑施工區段地鐵運行軌道及隧道結構進行自動化監測,監測點布置在隧道側壁及軌道道床上。靠近本工程基坑的為地鐵上行線,按10 m1個斷面布置,共布置16 個斷面,每個斷面3 點,共布設48 個監測點；下行線距基坑施工區較遠,其影響相對較小,因此,按20 m1個斷面布置,共布置8個斷面,每個斷面3 點,共布設24 個監測點。

在上、下行線隧道側壁每個斷面布置1個觀測點,軌道道床每個斷面布置2 個變形觀測點。編號為：上行線采用代碼為“S”+斷面編號+監測點號,如“S1-1、S1-2、S1-3”；下行線采用代碼為“X”+斷面編號+監測點號,如“X1-1、X1-2、X1-3”。各斷面監測點布置見圖2。

3.2 數據采集系統

3.2.1 自動化數據采集

地鐵軌行區監測數據采集使用AutoMoS自動化變形監測系統。圖3 為AutoMoS系統組成框圖。

圖3 自動化數據采集系統AutoMos系統組成

3.2.2 人工數據采集

人工數據采集工作作為自動化數據采集的補充方式,地表建筑物及出口過道結構在不需要實時監測的情況下進行,采用人工采集完成。監測點安裝完畢后采集初始數據,工程施工過程中定期進行監測。

4 地鐵監測數據分析

地鐵監測內容為：上行線隧道及軌道道床變形監測、下行線隧道及軌道道床變形監測、地鐵出入口（地表建筑物和過道）變形監測。

4.1 地鐵上行線監測

本工程基坑施工期間地鐵上行線隧道結構實施變形監測429 次。上行線布設監測斷面16 條,斷面間距10 m,每條斷面3 個監測點（如S1-1、S1-2、S1-3）,其中“-1”為隧道側墻點,“-2、-3”為軌道道床監測點。從監測數據看,監測斷面S11、S12、S13共9 個監測點變形量超出預警值（5 mm）,其中位移最大量為6.6 mm（S13-1）,沉降最大為6.7 mm（S11-3）。變形較大點數據統計見表1。

表1 上行線隧道結構位移較大點數據

4.2 地鐵下行線監測

地鐵下行線隧道結構實施變形監測339 次。下行線布設監測斷面8條,斷面間距20 m,每條斷面3 個監測點（如X1-1、X1-2、X1-3）,其中“-1”為隧道側墻點,“-2、-3”為軌道道床監測點。數據顯示,下行線隧道結構變形相對較小,位移最大量為4.6 mm（X8-1）,沉降最大為4.5 mm（X8-1）,變形預警值為5 mm。變形較大點統計見表3、表4。

表3 下行線隧道結構位移較大點數據統計

表4 下行線隧道結構沉降較大點數據統計

4.3 地鐵出入口監測

地鐵出入口監測位置為深大地鐵站C出口行人過道和地面建筑物,數據顯示,地面建筑物沉降5 mm~8 mm,行人過道沉降2 mm~4 mm。監測期間地鐵出入口地面建筑物10 個監測點累計沉降全部超出預警值（5 mm）,其中監測點D09累計沉降8.4 mm,此點已超出報警值（8 mm）。建筑物沉降主要發生在基坑支護樁施工及土方開挖期間,之后沉降較為緩慢,直至穩定。

變形較大點數據統計見表5。

表5 地鐵出入口沉降較大點數據統計

5 結論

（1）從總的監測成果上看,地鐵出入口地面建筑物和隧道結構部分監測點變形量超出預警值和報警值,但未達到控制值,基坑施工對地鐵結構未造成太大的影響。

（2）監測過程中地鐵出入口地面建筑物有9個監測點累計沉降量超出預警值,1個監測點超出報警值；地鐵上行線隧道結構2個監測點累計位移量和9個監測點累計沉降量超出預警值。