临近隧道的深基坑施工监测分析

赵金亮

(辽宁省冶金地质勘查局四0二队，辽宁鞍山 114000)

1 概述

基坑开挖是一个综合性的岩土工程难题，同时也是基础和地下工程方面的传统研究课题。地质条件的不同影响，导致针对该课题做通用性的研究是不可能的，那么就需要根据具体情况，因地制宜来进行方案优化。深基坑开挖的研究中涉及很多方面的问题，比如基坑本身的稳定问题、应力应变问题、支护结构变形问题及周围土体对相邻建筑物地下管线等的影响等。

2 工程背景

2.1 工程概况

沈阳某商城，地上约200 m，地下5层，框剪结构。该工程重要性等级为一级，场地等级为二级，地基等级为二级，场地较平坦，地貌单元属于浑河高漫滩及古河道，钻孔揭露地层岩性主要为第四系粘性土、砂土及碎石土。

本工程特点分析:西侧:与地铁线临近，该侧支护桩及锚索施工对地铁影响较大;东侧:周边与建筑物临近;周边管网密集，为此施工过程中要求按照分层分段分块施工的原则，做到随挖随支。本场区在钻探深度范围内存在一层地下水，地下水类型为孔隙潜水，现状静止水位埋深为17.20 m～17.80 m，赋存在砂土层之中，补给来源以大气降水及地下径流为主。受邻近的浑河及地铁施工降水的影响，场地地下水水位变化较大。

根据水分析结果，该场区地下水及土对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。

2.2 基坑支护设计

1)建筑安全等级为一级，基坑保护等级为一级，基坑深度为-23.5 m，采用多支点排桩+挂网喷射混凝土的联合支护体系，排桩采用旋挖灌注桩，锚杆采用加筋水泥土地锚，桩间土挂网喷射混凝土，基坑支护采用φ800 mm间距1 200 mm及φ1 200 mm间距1 500 mm旋挖灌注桩。桩间土挂网喷射混凝土。

2)旋挖灌注桩桩径分别为:φ800 mm，桩长28.5 m，桩芯混凝土 C25，桩间距 1.2 m。φ1 200 mm，桩长 29.5 m，桩芯混凝土C25，桩间距1.5 m。

3)钢筋笼长度为 28.5 m，29.5 m 两种，主筋为 24φ28 mm，14φ25 mm，22φ28 mm，16φ25 mm HRB335 级钢，加强箍筋为 φ16 HRB235级钢均匀分布，间距1 500 mm，螺旋箍筋为φ10 mm的盘圆，间距为150 mm，主筋保护层厚度为50 mm。

4)水泥土地锚桩径150 mm，自由段套PVC塑料管，成孔角度为25°，15°，严格按设计要求的钻孔角度、孔深及孔径施工。监测平面布置图见图1。

图1 监测平面布置图

3 紧邻地铁隧道的基坑施工监测

紧邻地铁隧道的基坑施工监测内容见表1。

表1 监测内容

监测结果分析如下:

1)桩位移监测结果。

由于监测数据存在方向，因此有正负值，水平位移监测中无论正负累计位移值均表示位移指向基坑内。S1～S12，S16为正值，S13～S15，S17～S25为负值。

a.桩顶水平位移监测结果。

第一层锚索作业面土方施工为39个工作日，其中CD，DE，EF土方施工较 AB，BC，GH，HI，IJ，AK，KJ处施工早 4 个工作日。AB侧临近地铁隧道，采用双排支护桩。先施工土方为基坑北侧土体，对应桩测点即为S1～S8，经监测水平位移值为1 mm～2 mm。工作继续推进，第一层锚索作业中各侧基坑桩顶水平位移均有向内1 mm～2 mm的位移值，表现为越接近基坑各侧坑壁中间位置，桩体水平位移越大。

第二层锚索作业施工为10个工作日，经监测发现该阶段桩顶位移迅速增加最大达到8 mm～10 mm。这是由于基坑深度增加，挡土桩体也越长，柔度增加，抗弯刚度下降，稳定性随之下降。采取边挖边支护，接近阴角处监测点S8，S9，S12，S20位移值基本都在2 mm～3 mm以内，稳定性较好。靠近地铁隧道侧双排桩处监测点S21～S25水平位移值均控制在0 mm～2 mm之内，稳定性好。

继续施工直至第七层锚索施工作业完毕，最大累计水平位移值为24 mm～26 mm。其对应位置均为基坑各侧中间桩位，而测点S14，S15，S18，S19位移最大，达到25 mm～26 mm。这是由于接近基坑阳角位置，稳定性较差，导致较大位移量。按规范要求支护结构水平位移要控制在30 mm之内，达到21 mm即为预警值，因此这种情况比较危险，加密监测次数，尽量减少施工扰动，加强降水，准备沙袋必要时需及时回填。经一系列措施处理后，位移均趋于稳定。靠近地铁隧道侧监测值达到8 mm～13 mm时水平位移趋于稳定。

b.竖向位移。

从一到七层基坑开挖及支护过程中，桩顶竖向位移大体趋势为下沉。第一至二层开挖施工中桩顶竖向位移呈曲线波动，大体趋势下沉。这是由于基坑开挖较浅，土层开挖及锚喷支护过程中对桩体的扰动较明显。靠近地铁隧道侧下沉至最大，J1，J2，J20～J25测点下沉至0.4 mm～0.6 mm。随着开挖深度增加，施工对桩体下沉扰动不明显，下沉值基本呈线性变化。经采取一系列措施之后，到第七层开挖支护过程中，下沉位移值趋于稳定在2 mm～3.2 mm之间。靠近地铁隧道侧桩体下沉值最大，虽然设置双排桩及冠梁，对水平位移约束控制较好，但对竖向值的约束效果不明显。

2)地面沉降监测。

沿路面布置14个测点，对地面沉降进行观测。初期沉降规律与接近地铁隧道侧桩顶沉降规律相似。整体趋势下降，接近于基坑壁中间桩位时路面沉降值最大，两端最小。监测过程中发现，在6月23日～7月3日之间A2～A10之间的监测点沉降值迅速增大，因为此时基坑开挖深度接近直至超过地铁隧道埋深，基坑开挖横向卸荷牵动基坑与地铁隧道之间夹的“土墙”横向移动，因此对地铁隧道横向位移影响较大。最大沉降值达到9.1 mm，继续施工沉降值趋于稳定，最大值位置为A7处距离地铁隧道侧基坑中点最近，为10.8 mm。均在设计控制预警值范围之内。

3)周围建筑物倾斜沉降。

距离基坑影响范围越近，沉降值越大。5月份以后沉降值与时间呈线性变化，B4沉降最大，其他3测点沉降值交替变化。观察倾斜值，C1，C4倾斜值均为0，这是由于基坑的开挖对地表会产生沉降影响。而沉降的影响形状接近于“盆”形，基坑即为最低的“盆底”处。接近该处的建筑物沉降值最大，而倾斜值最小，接近于0。倾斜值最大的即为“盆侧”，该处沉降值相对“盆底”处建筑物沉降要小，因为距离基坑稍远，但沉降变化率最大，倾斜值也就最大(见图2，图3)。

图2 施工末期周边建筑物沉降监测曲线

图3 施工末期周边建筑物倾斜监测曲线

4 结语

针对临近地铁隧道基坑施工进行了桩顶水平位移监测、竖向位移监测、地表沉降监测、周围建筑物沉降及倾斜监测。监测时间从2012年3月23日～2012年8月26日。监测结果表明，靠近地铁隧道侧桩顶水平位移值较小，比较稳定，双排桩支护起到了很大的作用;其他基坑侧中桩位置以及阳角处，桩顶水平位移较大，最大值27 mm左右，达到了预警值，经多种措施处理后变形趋于稳定。靠近地铁隧道侧桩顶竖向位移值最大，可见双排桩及圈梁对横向荷载约束比较明显，而对竖向荷载约束较小。随着基坑土方逐渐施工，沿路面监测结果显示，基坑开挖深度越接近地铁隧道埋深，地面沉降增量也就越大，达到相同深度，沉降值会有陡增现象。基坑开挖影响沉降空间范围形状为“盆”形，基坑即为沉降的“盆底”，建筑物距离“盆底”越近，沉降值越大而倾斜值接近0，靠近“盆侧”沉降值较小而倾斜值最大，若在影响范围之外则沉降值及倾斜值均为0。