成都砂卵地层大型地铁基坑施工稳定性监测

徐少平

(中铁十三局集团有限公司 第五工程公司，成都 610041)

随着我国基础建设高速发展，高层建筑地下室、地铁以及城市地下空间的开发利用使得与深基础相关的大基坑的开挖和支护技术快速发展，深基坑开挖支护技术的应用和研究日益重要［1-3］。然而，地铁车站基坑工程往往会因地质条件的改变，基坑本身结构复杂以及周边建筑物距离较近，使得其开挖施工方案、作业顺序、围护结构以及稳定性分析尤显重要。

本文针对成都将军衙门地铁车站大型基坑开挖过程的强度与稳定问题，即基坑变形和土与支护结构的共同作用等问题，运用基坑理论、土力学理论、分析技术和监测技术对其进行研究，为基坑开挖边坡稳定与结构安全提供可靠依据和有力保证。

1 砂卵地层大型地铁车站基坑

成都将军衙门地铁车站为地下二层岛式站台车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。车站位于小南街与少城路交叉路口以东，人民公园内。车站基坑地处川西平原岷江水系Ⅰ级阶地，为侵蚀～堆积地貌，站区地形有起伏，地面高程501.86～504.65 m，基坑工程地处砂卵石地层。车站总长138 m，基坑最大开挖深度19.2 m。拟建车站东侧、南侧为人民公园，西端为小南街，北侧是少城路。少城路宽度为28 m，小南街宽度为28 m，两条路交通繁华，车流量很大。车站周边道路地下管线主要有雨污水、给水、电力、电信及煤气等5类管线。

车站主体结构长达138 m，故纵向采用“先支撑后开挖”的原则分层开挖［4］，从上往下每层采用挖掘机自西向东开挖。基坑内土方分6步按台阶式整体后退式挖土，每层开挖深度为4～5 m，剩余少量土方无法用挖掘机开挖时则采用吊车吊土运至基坑外，土方全部挖完后，用吊车将挖掘机吊出。

结合车站的地质与周边实际条件，采用支撑和土钉墙挂网喷射混凝土的联合围护方案进行施工［5］。车站主体及附属结构基坑支撑体系采用直径 φ600 mm(壁厚12 mm)的钢支撑进行支撑，主体结构角部采用钢筋混凝土角撑支撑。

2 监测方案

依据监测技术与方法［6-7］，为能更好地确保基坑稳定，在基坑开挖过程中对地表沉降、地表水平位移、锚杆(索)轴力、基坑围围建筑物变形等进行全过程监测。

2.1 监测项目

监测项目及监测仪器等见表1。

表1 监测项目

2.2 测点埋设及监测方法

2.2.1 地表沉降监测

1)测点埋设与布置 测点埋设以5点为一组，每组测点均垂直于车站方向，与基坑两边对称布置。测点分别距围护结构 2.5 m，5 m，8 m，12 m，17 m，对于不同剖面位置均需设测点。测点设于自然路面下，每个测点均用φ12 mm圆钢，圆钢长0.6 m，埋地深度为0.5 m，四周用混凝土围护，其上用2 cm厚钢蓖子保护。测点埋设如图1所示。

2)监测方法 结合将军衙门站实际情况，高程控制网按二级变形测量等级布设。水准基点布设在远离车站的地表，采用混凝土基本标石。工作基点布设在距基坑40 m以外的建筑物上，采用在建筑物上埋设混凝土标石。工作基点与水准基点间设联系点标识，用于工作基点与水准基点的检测，共同构成复合水准路线。工作基点埋设完成15 d后，按二级水准测量技术要求进行工作基点的高程引测，引测时采用往返观测。水准基点每一个月检测一次，工作基点每隔半个月或当怀疑工作基点变动时与水准基点联测一次，以检测工作基点的稳定性。

图1 地表测点布置(单位:mm)

2.2.2 水平位移监测及沉降监测

1)测点埋设 沿线路方向在冠梁上每20 m设置测点，且测点宜布置在两根支撑的跨中。冠梁上钻φ16 mm测孔，埋设时将长20 cm，φ12 mm的钢筋植入冠梁内使钢筋与冠梁结为整体，可随冠梁变化而变，钢筋头超出冠梁1～2 cm。

2)监测方法 基坑水平位移监测采用轴线法也即视准线法，在该线的两端设置工作基点 A、B。测量基点A、B设置在基坑一定距离的稳定地段，对于有支撑的围护结构，基坑角点的水平位移通常较小，这时可将基坑角点设为临时基点C、D。在每个工况可以用临时基点监测，变换工况时用基点 A、B测量临时基点C、D的侧向水平位移，再用此结果对各测点的侧向水平位移值作校正。

2.2.3 钢支撑轴力监测

1)测点埋设 钢支撑轴力测点尽量与桩顶变形测点布设在同一断面上，每层钢支撑最少选取支撑总数的30%设置测点。

2)监测方法 振弦式轴力计安装前，在空载状态下连接频率接收仪与振弦式轴力计，测定初始稳定的频率。然后在钢支撑的一端通过安装架安装轴力计。钢支撑施加预应力前测读出它的初始频率，当在钢支撑上施加的预应力达到设计标准值后，开始正常测量。

2.3 监测工作程序(见图2)

图2 监测工作流程

2.4 监测结果

基坑水平位移监测选择有代表性的CX05号测点，该测点基坑内侧位移监测结果如下:从2008年10月10日开始到2009年2月13日结束，随着开挖后时间的延续，在某个深度的水平位移由小逐渐增大。如在地面以下0.5 m土体，最初水平位移为0，开挖10 d后位移达3 mm，其变形速率为0.3 mm/d。再往后变形速率稍小，小于0.2 mm/d且越来越小，最大累加位移为7.44 mm。另外，在同一位置不同深度，其水平位移由大到小变化。如在开挖施工后第20 d，在0.5 m深位置位移为5.73 mm，在10 m深位置位移为4.42 mm，在17.5 m深位置位移为0.25 mm。从监测数据看，基坑最大水平位移为7.44 mm，按确定的基坑开挖方案及围护参数可以保证基坑稳定、结构安全。

3 结论

1)按研究出的砂卵地层大型地铁基坑开挖技术及围护结构可以满足成都将军衙门车站基坑开挖施工的实际需要，现场监测结果表明其基坑土体最大水平位移为7.44 mm，能够保证基坑稳定和结构安全。

2)依据监测技术与方法确定的砂卵地层大型地铁基坑施工稳定监测项目、监测方法、监测程序能够得到较为准确的基坑地表沉降、地表水平位移、锚杆(索)轴力、基底回弹、基坑内外地下水位等数据，可以为全过程施工提供可靠依据。

［1］杨立军.某基坑支护工程局部垮塌事故剖析［J］.山西建筑，2009(26):90-91.

［2］胡建华，谢石连，付奕.复杂环境下深大基坑工程设计与施工［J］.建筑施工，2009(5):424-426.

［3］高江.城市地铁车站施工方法选择研究［J］.工程建设与设计，2009(9):128-131.

［4］柯书梅.地铁车站基坑工程设计与施工［J］.岩土工程界，2008(11):50-55.

［5］陈丹.深圳填海区地铁基坑围护结构设计［J］.铁道标准设计，2009(10):57-60.

［6］唐世强.地铁深基坑支护体系内力及变形规律分析［J］.铁道建筑，2008(11):35-39.

［7］夏才初，李永盛.地下工程测试理论与监测技术［M］.上海:同济大学出版社，1999.