谈珠江新城站深基坑开挖及监测技术

何振华

(中铁十五局集团有限公司，河南洛阳 471000)

广州市轨道交通五号线珠江新城站位于华厦路与花城大道交叉路口处。珠江新城站是三号线与五号线的换乘站，三号线呈南北走向，五号线呈东西走向，站台呈十字形叠交。珠江新城站为地下3层结构，－1层为3号线和五号线的站厅层，呈十字形，－2层为三号线站台和五号线两端客流夹层，－3层为五号线站台层，共设有6个出入口。车站主体结构总长145.3 m，车站标准段宽29.0 m，顶板埋深为 3.0 m，底板埋深为 22.89 m。采用φ1 200 mm(间距为1 500 mm)密排人工挖孔桩相连成墙体作围护结构，桩顶设冠梁，采用四道钢管支撑以保证围护结构的稳定及安全。主体结构明挖法施工，采用三层四跨箱形框架结构，柱距为9.0 m。各层板、梁、墙均采用C30混凝土，结构中柱采用C50混凝土。底板厚1 000 mm，中板厚500 mm，顶板厚800 mm，边墙厚800 mm(站台层为900 mm)。

1 地质条件

1.1 工程地质条件

本工程处于珠江三角洲冲积平原，地貌形态为平缓的三角洲冲积平原。车站地层主要包括白垩系红层和第四系土层。

根据钻孔揭露岩土由上往下分别为:人工填土层①、冲(淤)积土层④-2、冲～洪积土层④-1、残积可塑层⑤-1、残积硬塑层⑤-2和泥质粉砂岩全风化岩层⑥、强风化⑦、中风化⑧、微风化⑨。

车站主体结构底板大部分位于微风化岩层⑨中，且基坑范围内未发现有淤泥质土、砂层等软弱地层存在。矿山法暗挖隧道洞身范围内主要为泥质粉砂岩全风化岩层⑥、强风化⑦、中风化⑧、微风化⑨。根据围岩分类，隧道围岩为Ⅲ类或Ⅳ类。

1.2 工程水文条件

本站区范围内地下水主要为孔隙水和基岩裂隙水两类。地下水补给主要为大气降水，受季节影响明显。地层中除填土层上层滞水外，其他地层均为透水或不透水层，基岩裂隙水具有连通性。地下水对混凝土有弱腐性。

2 施工方案

2.1 基坑开挖

根据场地条件、土质条件和工程条件，拟建车站基坑属超深基坑，基坑侧壁安全等级为一级。考虑到基坑开挖深度较大，场地周围红线内空地仅有3.0 m～4.0 m左右，施工场地狭小，不具备放坡条件，所以无法进行放坡开挖，需进行基坑支护。基坑支护和土方开挖是整个基坑工程能否顺利完成的前提。

基坑开挖阶段是工程对周围环境影响最为直接的时段，必须严格按设计要求及有关规范、规程的要求进行作业，应特别注意:

1)基坑西南角10 m处为已停工的广州中国名牌大厦基坑，深约20 m，西北角为正在施工的海关大楼，东南角为三号线车站的施工场地，离中国检验检疫中心较近。本工程开挖比较深，且面积大，开挖大面积的土方卸载势必引起周边土体的位移场变化，因此应严格按设计要求进行开挖。严格遵守设计要求;2)开挖时，临广州中国名牌大厦基坑一侧不得堆载，其他基坑边堆载必须小于25 kPa;3)基坑开挖时分块之间土坡坡度不应过大，以免土坡失稳。防止机械碰撞临时立柱，确保立柱安全。

施工方案的选择重点要考虑以下内容:

1)如何有效解决临广州中国名牌大厦深基坑安全问题;2)土石方开挖与支护工程施工的穿插关系;3)石方爆破施工中对基坑边坡和已建成的三号线珠江新城站的结构安全保护。

2.2 基坑支护

基坑的支护方案很多，各有其优点和局限性，选择合理的方案是保证基坑支护工程的关键。基坑开挖面积大，深度深，周边环境保护要求较高，且建筑物开挖边线距离建筑红线距离仅有3 m～5 m，无法进行放坡。本次方案结合了主体结构及场地特点，在保证安全的前提下，根据实际情况，重点突出快、省、易。

该基坑支护工程重点为控制广州中国名牌大厦基坑一侧变形。

根据地质情况、周围环境、基坑规模、广州市及全国地铁施工经验，经过多方面论证，本基坑的设计为:车站采用φ1 200 mm(间距为1 500 mm)密排人工挖孔桩相连成墙体作围护结构，桩顶设冠梁，采用四道用φ609，壁厚t=16钢管支撑以保证围护结构的稳定及安全。主体结构明挖法施工，采用三层四跨箱形框架结构，柱距为9.0 m。各层板、梁、墙均采用C30混凝土，结构中柱采用C50混凝土。底板厚1 000 mm，中板厚500 mm，顶板厚800 mm，边墙厚800 mm(站台层为900 mm)。采用人工挖孔方法，结合管线资料，完全可以避开地下管线。该方法在全国应用广泛，质量容易控制。

考虑支撑要在广州中国名牌大厦基坑底以下。A，B基坑的开挖深度22.89 m，采用上部2 m开挖作挡土墙，下部φ1 200人工挖孔桩+四道钢内支撑。

3 基坑降水

本基坑范围内存在人工填土层和强风化岩层，具有一定的含水量，在土石方开挖前宜先进行降水。根据计算，基坑内在中部沿纵向设一排降水井，间距为20 m～25 m，采用φ800井点，并在基坑之外增加设降水井，井深以进入不透水层或岩层3 m以上控制。基坑开挖前先做好基坑面四周的排水沟，开挖至设计标高立即做基坑底面两侧排水沟，每隔30 m设置集水坑，并在基坑四角设置集水坑，坑外均设置排水沟与市政管网接驳，并设计三级沉淀池排放措施。

4 变形监测

为确保邻近建筑物及管线的安全，同时为了掌握不同施工状况对围护结构的影响，确保施工安全，对基坑进行了严密的监控量测。

1)为了解基坑围护墙体在开挖过程中的倾斜和位移情况，分别在A，B基坑四角、转角、中部的钢筋混凝土人工挖孔灌注桩内布置测斜管，均采用PVC塑料管，将其绑扎在挖孔灌注桩钢筋笼上一同浇筑。

2)周围建(构)筑物、地下管线变形。四周建筑:在邻近的正在施工的海关大楼，中国检验检疫中心的四角、中部，分别布置沉降观测点;周边基坑:如中国名牌大厦基坑一侧的挡土墙上设置沉降观测点;地下管线:站位范围内地下管线较多，主要有军用电缆光纤、给水管和排水管等。在邻近基坑的地下管线的转角和线长中部布设沉降观测点。

3)围护结构内力。选取有代表性的围护桩，在围护桩基坑内侧面和迎土侧面的钢筋上埋设钢筋应力计，使用振弦频率测定仪测定桩身受拉区和受压区钢筋应力的变化。

4)支撑轴力。支撑体系轴力监测:轴力计数量按钢支撑的30%设置，选取角撑、对撑、有代表性的部位布设观测点。采用支撑轴力计，掌握在开挖过程中随着深度的变化，支撑体系受力的情况。支撑轴力监测对支撑体系受力状况、保障支撑体系安全有着重要意义。深基坑开挖过程中1次/d，受力稳定1次/周。

5)基坑周围地表沉降。在基坑深度的1.5倍～2.0倍距离为半径的范围内，从基坑向外由密到疏布设。在基坑影响范围外，每测区设置稳固可靠的水准基点3个，每次测量应符合有关规范。

地下水位:基坑开挖前测取初读数，基坑开挖至底板以下施工期间2 d～3 d一测，之后根据沉降的变化情况可视具体情况2 d～5 d测一次。

6)围护结构桩体土压力。在围护结构人工挖孔桩外侧布设观测孔，竖向每间隔3 m设置一个土压力盒，直至基坑底，在坑外土体沿垂直方向向下钻孔，将土压力盒间隔3 m固定于型钢上放入钻孔中，土压力计的受压面应面对欲测量的土体，用砂回填密实，使用振弦式频率测定仪测定土压力。在基坑开挖期间，每天测定一次。

7)爆破震动效应。在石方开挖前距爆源较近的3号线主体结构及临近构筑物上埋设传感器，针对硬质岩体采用小药量浅眼弱震控制爆破，爆破前先在靠近围护结构处，人工辅以液压锤先开挖一道“V”形槽，对既有围护结构形成保护的同时为后续爆破增加临空面，“V”形槽深始终超深于炮眼深度。利用已开挖形成和沿围护结构先开挖“V”形隔离槽形成的临空面，沿基坑纵向推进，炮孔为平行于临界面的斜孔，平面呈梅花形布置，小药量，浅孔台阶弱震控制爆破，靠近围护结构预留台阶采用人工凿除。浅孔爆破允许最大段起爆药量和爆破振速现场选爆破点进行测试，根据测得数据通过回归分析确定系数，从而按规范的规定设计值控制单段最大装药量。石方爆破方法示意图见图1。

图1 石方爆破方法示意图

5 监测与数据分析、管理

监控量测资料均由计算机进行处理与管理，当取得各种监测资料后，及时进行处理分析，绘制相应图表，对监测数据进行回归分析，预测最终位移值，预测结构物的安全性，确定工程技术措施。每一测点的监测结果要根据其位移变化速率和管理基准等综合判断结构和建筑物的安全状况，并编写周、月汇总报表，及时反馈指导施工，调整施工参数，达到安全、快速、高效施工之目的。

监测数据的整理分析及反馈的方法和内容通常包括监测资料的采集、整理、分析、反馈及评判决策等。

5.1 数据采集

1)通过现场监测取得的数据和与之相关的其他资料的搜集、记录等。本监测项目采用的仪器设备种类繁多，有的仪器(如水准仪、测斜仪等)需人工读数、记录，然后将实测数据输入计算机，有的仪器(如全站仪)则自动数据采集，并将量测值自动传输到数据库管理系统。

2)数据分析。采用比较法、作图法和数学、物理模型，分析各监测物理量值大小、变化规律、发展趋势，以便对工程的安全状态和应采取的措施进行评估决策。在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值，预测结构和建筑物的安全状况。

5.2 数据整理

每次观测后应立即对原始观测数据进行校核和整理，包括原始观测值的检验、物理量的计算、填表制图、异常值的剔除、初步分析和整编等，并将检验过的数据输入计算机的数据库管理系统。

6 结语

珠江新城站深基坑工程开挖范围广、深度深、施工难度大。经过两年多的各项监测表明，基坑边坡及周围建筑物稳定，保证了基坑工程顺利施工。本工程针对该工程及周边不同环境，因地制宜地采用多种桩基形式和基坑支撑体系，其技术先进，使用安全，经济可靠，以后针对广州市地铁深基坑作业施工技术有一定的参考性。

［1］ 陈 阵，刘纪峰.信息化施工监测技术在北京地铁10号线的应用［J］.施工技术，2008，37(12):243-245.

［2］ 安关峰，高峻岳.广州地铁公园前地下空间深基坑综合支护监测分析［J］.岩土工程学报，2007，29(6):872-879.

［3］ 高德恒，王小刚，何振元.混凝土支撑轴力监测分析［J］.人民珠江，2008(6):24-26.

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