地铁深基坑支护结构变形监测分析及应用

李柏君

沈阳铁道勘察设计院有限公司

地铁深基坑支护结构变形监测分析及应用

李柏君

沈阳铁道勘察设计院有限公司

因为受到了附近环境、图纸条件以及施工技术等等因素的影响，深基坑作为一个十分复杂的工程，因此为了保证其可以安全进行施工，需要做好的是深基坑变形监测技术，不断提升深基坑施工的质量。

地铁深基坑；检测；质量

1、工程概况

某工程车站断面复杂，基坑深12.5m，长177.3m，最宽处达30.7m，属大跨度、变截面、长条形深基坑。基坑北侧距离康苑路(路下埋有水、电、气等管线)规划红线7m左右，基坑南侧有两幢房子(浅基础)，其中距离6层房宅10m，距离5层教学楼9m，应重点保护。基坑西侧距离科华路(路下埋有水、电、气等管线)规划红线7m左右，且该路是中心交通主干道，是本次支护重点和难点。基坑东侧，距离正在建设的天禄大厦8m。工程挡土方案，-2.1m以下采用钻孔灌注桩加一层钢筋砼支撑挡土，-2.1m以上基坑四周土体采用深搅桩挡土。整个基坑四周外围采用双排双头深层搅拌桩形成一个封闭的止水帷幕，同时，整个基坑采用“外止内排”的降水方案，坑内共布置15口管井，管井深为-18m，坑顶做排水系统。

2、设计方案

考虑到周边地铁车站、盾构及地下通道影响，基坑支护安全等级取为一级，采用内支撑体系进行基坑支护。其中：①基坑东侧北段及基坑南侧采用旋挖咬合桩作为围护结构;②基坑东侧南段征得地铁公司同意后利用该车站原有连续墙(厚度800mm)作为围护结构，同时为保持地铁车站受力平衡，基坑内支撑轴线标高与地铁三号线福田站楼板轴线标高相一致;③基坑南侧临近深南大道辅道，支护结构外侧深度5.6m位置存在一拟建地铁福田站人行通道，因此基坑支护亦采用咬合桩，桩底入基坑底6.0m;④基坑西侧及北侧场地较空旷，采用旋挖桩+桩间旋喷止水。

3、设计方案优化通

通过对该工程的地质报告和原设计计算书及方案进行细致的分析和研究，首先对土方开挖外运路线进行了重新规划，地下室施工方案进行了优化，原本北东侧道路计划为外运土方线路，经业主同意，优化后直接从东侧放坡修建临时便道，从东侧直出，利用业主东侧原有道路，从东侧市政道路外运土方，因此北东侧临时道路在地下室施工期间不承载重车压力，靠近东侧地下室底板混凝土采用地泵浇筑，西侧地下室底板混凝土则在距离边坡12m远的市政道路采用天泵浇筑。

4、基坑监测的工程数据分析

针对基坑监测中周期性采集的支护结构形变、深层土体位移、地下水位等相关数据，采用Excel表格进行数据汇总分析如下：

(1)基坑坡顶沉降与水平位移：沿基坑坡顶布设37个沉降观测点，完成基坑坡顶的沉降观测224次。监测过程中，基坑坡顶的累计最大沉降量为12.40mm，发生在C22#测点;最大位移速率为1.175mm/d，发生在C27#测点，各沉降观测点的累计沉降量、位移速率均未超过预警值;沿基坑坡顶布设37个水平位移观测点，坡顶的累计最大水平位移量为14.0mm，发生在C20#测点;最大水平位移速率为1.00mm/d，发生在C14#测点。各水平位移观测点的累计水平位移量、水平位移速率均未超过预警值。

(2)基坑深层水平位移观测(测斜)：沿基坑周边布设15个测斜孔，共完成深层水平位移观测225次。监测过程中，基坑深层水平位移最大值为16.30mm，发生在X7#测斜孔2.0m处;各测斜孔的累计位移量、位移速率均未超过预警值。

(3)周边地表沉降观测：沿基坑周边地表布设55个沉降观测点，共完成周边地表的沉降观测153次。监测过程中，周边地表的累计最大沉降量为3.22mm，发生在D33#测点;最大位移速率为0.090mm/d，发生在D2#测点和D35#测点，但各沉降观测点的累计沉降量、位移速率均未超过预警值。

(4)地下水位与裂缝观测：在基坑各边的中心处各布置一个水位观测孔，共布设4个水位观测点，完成地下水位观测217次，对基坑边坡及周边路面进行裂缝观测，共观测7处裂缝，其中地下水位最大变化量为700mm，发生在S1#测点。经对基坑监测的相关分项进行系统性的数据采集与监测汇总，各监测项目的累计变化量及变化速率均未超过预警值;监测结束时，基坑坡顶沉降、基坑坡顶水平位移、基坑深层水平位移及周边地表沉降均已趋于稳定;地下水位均无明显变化;各处裂缝均无明显发展的趋势，判定该基坑安全、稳定、可靠。

5、地铁深基坑支护结构变形监测结果

基坑北侧周边建筑物设沉降检测点15个(C1～C15)，C6监测点累计沉降量最大，其沉降量为-8.05mm，基坑周边建筑建筑物各监测点沉降变化均较小。表明基坑开挖对周边建筑物未造成较大的影响。基坑南侧道路累计沉降最大为-29.29mm(C18)，未出现明显裂缝，基坑周边建筑物最大沉降量-8.05mm(C6)，地铁基坑开挖及地下结构施工不影响周边建筑物主体结构的安全和使用。基坑西侧边坡土体及支护结构变形较大，部分监测点已出现严重超出预警值，边坡土体最大沉降为-101.63mm(W6)，最大水平位移为48mm(W6)，出现较明显的裂缝。基坑东侧道路上设沉降点5个(C6-C20)，C17、C18监测点累计沉降量最大，其沉降量分别为-26.64mm，-29.29mm，其他各监测点变化相对较小。

6、结语

深基坑监测涉及支护水平与位移测量、周边构筑物监测、深层土体位移与地下水位监测等诸多内容，同时作为岩土工程的重要分类，深基坑开挖具有区域性强、综合性高与环境效应显著等特点，与工程地质条件的关联度较大，同基坑周边渗流与施工条件密切相关，伴随深基坑开挖过程中的土体蠕变影响，基坑支护结构所承担的应力不断变化，使得土体强度降低、稳定性较差，因此加强深基坑支护结构的变形监测，利用BP神经网络、回归分析或GM(1，1)灰色系统理论等方法，对所采集的基坑监测数据进行建模处理，预测基坑结构将来某时刻的变形趋势，对健全施工监督管理、提升基坑开挖的经济性，具有重要的社会价值与经济效益。

[1]朱占国，赵文，李慎刚，纪新博，唐志扬.地铁深基坑支护结构计算方法研究[J].地下空间与工程学报，2013，05：1109-1114.

[2]潘培强.地铁深基坑施工中支护结构监测分析[J].湘潭大学自然科学学报，2004，04：105-108.