郑州粉土地层地铁基坑地表沉降监测数据统计分析

孙立光 王 坤 谢 昊

（1.郑州市轨道交通有限公司，河南 郑州450016；2.中铁隧道集团二处有限公司；3.郑州大学土木工程学院，河南 郑州450001）

地铁作为城市发展最重要的绿色环保的交通方式，越来越受到人们重视和青睐。深基坑是地铁建设围护结构中最重要的一环，是整个地铁建设的关键。深基坑工程是一个综合性非常强的学科，涉及到力学、地质学、施工以及监测等各个领域，施工风险较高[1]。如何通过合理的支护设计和施工方案保证基坑的安全成为当下的难题。实践表明，支护结构不合理、开挖方案不当、现场管理混乱等必然会导致深基坑变形过大，从而造成基坑失稳，进一步会导致周围地层沉降及周围建（构）筑物变形倾倒。一旦发生以上情况，会造成工期延长，导致工程成本急骤增加，甚至会危及人身安全[2-7]。

深基坑开挖难度大，风险大，影响因素多，不同地区围护结构形式差异大，某地区深基坑开挖引起的变形规律应用于其他地区的基坑工程往往存在适用性的问题。本文以郑州地铁2号线某站明挖基坑工程为研究背景，结合现场实测数据，找出基坑开挖过程中地表沉降的影响因素与有关规律，为郑州市后续地铁车站基坑以及其他基坑工程的设计和施工提供一定的指导借鉴。

1 工程概况

郑州地铁2号线与8号线换乘站，位于花园北路与东风路交叉口西南方向蓝堡湾地块，沿花园路南北向布置。大致位置如下图所示。

车站站台中心里程为YCK15+032.570，车站起讫里程为YCK14+959.570～YCK15+148.270，全长188.7m。主体结构为地下二层双柱三跨箱型结构，顶板平均覆土厚度约3m，车站底板埋深18.29m，采用12.5m双柱岛式站台，车站标准段宽度为21.3m，盾构井宽度为25.4m。

图1-1 东风路站大致位置图

车站主体结构上方为蓝堡湾地块裙房建筑，偏压在车站主体结构西侧两跨。裙房设地下室三层，开挖深度约17m。车站基坑围护结构东侧临近花园路，采用Φ1300@1500钻孔灌注桩，嵌固深度13m，止水帷幕采用Φ850@550搅拌桩。基坑竖向设5道Φ200预应力钢绞线锚索。桩顶设冠梁，冠梁上设钢筋混凝土挡墙。锚索水平间距为1.5m，腰梁采用2I28b、2I32b。

2 监测方案

一般基坑临近地段，土体受扰动程度最大，通常称之为强烈影响区。随着向外扩展，根据扩展距离的大小分别可划分出显著影响区和一般影响区。当工程周边环境处于影响区范围内时，需要进行安全风险监控，且在不同的影响区内，对监控对象相应采用不同的监控手段、监控项目及监控指标等。根据不同的土质条件，把基坑周围地段按其受基坑工程扰动的程度划分为3个区，其中Ⅰ区为受扰动最大区，Ⅱ区为受扰动较小区，Ⅲ区为基本不受扰动区。具体见图2-1。

图2-1 一般地基的扰动区划分

2.1监测点布设：基坑外50m范围内，测点间距5m-15m。

2.2监测仪器：精密水准仪、测斜管、测斜仪。

2.3重点监测对象：基坑10m内测点。

2.4监测频率：地表/管线，基坑外10m内1～2次/天，基坑外10m-20m内1次/2天，基坑外20m-30m内1次/3天，基坑外30m内1次/周。桩体测斜，1-2次/天。

3 监测数据分析

基坑围护结构1-16轴、20-30轴采用围护桩+钢支撑结构（三层），16-20轴采用围护桩+锚索结构。基坑东西侧布置12个地表监测断面，其中东侧两排测点、西侧两排测点，北端1个监测断面，3个测点，见下图3-1和3-2。根据统计数据，有效地表监测测点共69个。

图3-1 基坑北段围护桩+支撑结构平面布点图

图3-2 基坑南段围护桩+锚索/支撑结构平面布点图

东风路站共统计地表监测点77个。东风路站呈南北向布置，基坑围护结构1-8轴、19-24轴为支撑+围护桩结构部分，8-19轴基坑东侧为围护桩+锚索结构，西侧为放坡开挖段，因此监测数据根据围护结构分3部分分析。

3.1 基坑支撑+围护结构地表沉降分析

基坑围护结构1-8轴，19-24轴地表沉降监测点主要取基坑DB-1/2/3/4/10/11/12/13断面东侧四排点，基坑西侧两排点，以及基坑东西端DB-14断面分布点。

基坑东侧，西侧围护结构桩部分各测点断面最终沉降值分布曲线见下图3-3和3-4。

图3-3 基坑东侧（围护桩+支撑）各断面监测点沉降分布曲线

图3-4 基坑西侧（围护桩+支撑）各断面监测点沉降分布曲线

如上两图所示，基坑东侧大部分监测点越靠近基坑，累计沉降值越大，基坑东侧沉降值最大值测点DB-4-3累计沉降-34.62mm。基坑西侧靠近基坑监测点不同程度出现隆起，基坑西侧隆起最大值测点DB-3-5隆起11.62mm，基坑西侧累计沉降最大值测点DB-3-6累计沉降-10.51mm。

3.2 基坑东侧锚索+围护结构地表沉降分析

基坑8-19轴东侧，各测点主要为DB-5～10断面，最终沉降值分布曲线见下图3-5。

图3-5 基坑东侧（锚索+围护桩）地表测点沉降分布曲线

如上图所示除DB-9断面沉降最大值测点为靠近基坑边缘最大值测点，其余断面最大值测点位于基坑外第三排测点，锚索段最终沉降最大值测点为DB-6-2，累计沉降-31.95mm。

3.3 基坑西侧放坡段+围护结构地表沉降分析

基坑6-21轴基坑西侧，各测点主要为DB-4-10断面，最终沉降值分布曲线见下图3-6。

图3-6 基坑西侧（放坡段+围护结构）地表沉降分布曲线

如上图所示，除DB-9-5/DB-10-5测点外，其余靠近基坑边缘测点最终沉降值大于远离基坑边缘沉降值，最终沉降最大值测点DB-10-5累计沉降-28.94mm。

分析统计，基坑地表沉降所用有效测点共计77个，监测最大值分布测点个数统计见下表3-1所示：历史沉降最大值主要分布在-30-5mm区间，占测点总数的94.81%。

表3-1 地表监测最大值统计表

表3-2 监测点最终沉降值范围值个数统计表

监测点最终沉降值分布图见下图3-7所示，大致呈正态曲线分布，最终沉降值主要分布在-30～5mm之间，占测点总数的90.92%。

图3-7 地表监测点最终沉降值分布区间图

地表监测速率最大值所用有效测点77个，监测速率绝对值最大值统计如表3-3所示。

地表监测最大值速率绝对值分布图见下图3-8，由下图可知，大部分监测点速率分布在0～2mm/d区间，占测点总数的54.85%。

表3-3 地表监测速率最大值绝对值区间统计表

图3-8 地表监测变形速率绝对值分布区间图

4 监测数据总结与结论

根据地表监测点累计沉降/隆起最大值，最终值统计，90%以上的地表监测点累计值控制值在-30～5mm范围内。在设计控制值范围内，基坑东侧靠近基坑边缘测点沉降值较大，基坑西侧相反。55.85%的测点每日变形速率绝对值最大值在设计控制值±2mm/d以内。

工点监控指标控制值 满足控制值的监测点占所统计监测点总数的百分比速率（mm/d) 累计值(mm) 速率（mm/d) 累计值(mm)某站地表沉降 2 -28 54.85% 90%桩体测斜 2 30 92% 28.57%

综合工点地表沉降累计值及变形速率统计分析，该车站双控值较差，综合分析与周边环境存在一定关系，车站东侧基坑边缘距离花园北路较近，不大于10m,周边环境相互影响因素较多。另外，车站基坑锚索施工是引起地表沉降的另外一个重要原因。

［1］赵锡宏，李蓓.大型超深基坑工程实践与理论［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］蒋国盛，李红民，管典志.基坑工程［M］.北京:中国地质大学出版社，2000.

［3］高大钊.深基坑工程（第2版）［M］.北京:机械工业出版社，1999.

［4］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.

［5］胡中雄.土力学与环境土工学［M］.上海:同济大学出版社，1997.

［6］程良奎.张作，杨志银.岩土工程加固实用技术［M］.北京:地震出版社，1994.

［7］龚晓南，杨晓军，俞建霖.基坑围护设计若干问题［J］.建筑技术，1998（增刊）:94-101.