杭州地铁靖江站B区深基坑开挖的变形监测分析

2020-03-01陶思海

建筑施工 2020年9期

陶思海

上海地矿工程勘察有限公司上海 200065

地铁深基坑工程施工具有较大的风险和难度，故基于监测数据进行变形规律的研究具有重要的意义。魏纲等[1]对杭州某地铁车站深基坑开挖引起的支撑轴力、地表沉降、建筑沉降以及周边地下管线沉降等监测数据进行分析；李炜明等[2]基于城市地铁典型车站，将异形狭长基坑地下连续墙不同位置的横向变形划为往复型、悬臂型和反弯型三类，并基于实测数据，研究了不同开挖深度下地下连续墙的变形规律；许斌等[3]通过分析杭州市建国路站深基坑墙体水平位移、支撑轴力、地表沉降、建筑物沉降和坑外地下水位等监测数据，研究基坑变形的规律；王随新等[4]通过分析杭州地铁秋涛路车站深基坑地表沉降监测数据，研究了开挖进度和支撑架设的影响，以及标准段渗漏对基坑近处土体位移的影响；丁智等[5]分析了杭州地铁新塘路、景芳路交叉口深基坑地下连续墙深层水平位移、钢支撑轴力、地表沉降和地下水位等监测数据。综上可知，虽然已有较多针对杭州地铁深基坑开挖引起基坑变形规律的研究，但杭州地区地质条件复杂，相关监测数据尚不充分，有待于进一步丰富完善。

1 工程概况

1.1 基坑概况

靖江站为杭州地铁7号线和机场快线换乘站，总长583 m，主体标准段宽40.7 m，开挖深约17.04 m。主体基坑内设置3道封堵墙，将基坑分为A、B、C1和C2共4个独立基坑。先施工A和C1基坑，C2基坑待C1东侧端头结构中板浇筑完成并达到设计强度后，方可施工，B基坑待A、C1基坑结构封顶后施工。后施工基坑开挖时需对前期已完成基坑采取保护措施。本文选取B区基坑开挖过程中的各项数据进行研究。B区主体基坑轴— 轴为换乘节点，基坑长度38 m，开挖深度27.58 m，基坑最宽处为48.86 m。主体基坑底位于③6粉砂层。B区基坑的围护结构均采用厚800 mm/1 200 mm地下连续墙加内支撑体系，插入比约为1.54（换乘节点内为1.5）。地下连续墙采用工字钢接头，地下连续墙与内衬墙按复合构件设计。

B区主体结构按每段20～25 m分区，共计11个区，土方开挖也共划分为11段进行开挖，段落划分如图1所示。此外，基坑开挖、混凝土支撑施工、钢支撑架设和结构施工等均从两端向中间进行，2个工作面同时施工。

图1 靖江站B区主体基坑开挖分段

土方开挖及结构施工由东西两端向中间区域，分2个阶段进行。第1阶段施工基坑东侧，施工顺序为：B11→B10→B9→B8→B7→B6→B5。第2阶段施工B基坑西侧，施工顺序为：B1→B2→B3→B4。B2区第3层、4层基坑待B1、B3段结构底板施工完成后再向下开挖，B2区第1层、第2层东西两侧地下连续墙随挖随凿。

1.2 地质条件

1.2.1 工程地质

该场地位于钱塘江冲海积沉积平原，地形较为平坦，区域地质构造较稳定。上部主要为钱塘江近代冲击沉淀的粉土和砂土，下部为海相沉积地层，车站基坑底位于③6粉砂层，地下连续墙底进入124圆砾层。

1.2.2 水文地质

地下水类型主要为第四纪松散岩类孔隙潜水和孔隙承压水，场地浅层地下水属孔隙性潜水，主要赋存于③大层砂质粉土、粉砂，水量大；⑧夹层粉砂呈透镜体零星分布，为层间无压水，具潜水类型。孔隙承压水分布于深部的12 1粉砂和12 4圆砾层中，承压水水量丰富，隔水层为上部的粉质黏土层（⑥、⑧层），承压水主要接受古河槽侧向径流补给，侧向径流排泄。

1.2.3 周边环境

靖江站位于青六南路与永盛路交叉路口，东西向布置。主体基坑B区南侧靠近空港新天地，其结构形式为8层钢框架，桩基础、地下1层车库距离基坑主体结构最近为3.72 m。此外，B区北侧有一10 kV电力管线，埋深1.5 m。

1.3 监测方案

在A区、C1和C2区开挖时，同时对邻近的B区测点进行监测。地表沉降测点共设22组，每组5个测点，点距2、5、5、10 m。在邻近建筑物空港新天地四周均设测点，共设20个沉降测点。在基坑北侧的电力管线处设置管线沉降测点。B区基坑测点分布如图2所示。

2 监测数据分析

2.1 地表沉降

B区基坑在南北两侧共设22组测点，在南北侧各选取4组测点进行分析。图3（a）和图3（b）分别为测点组DBC15（北侧）和DBC40（南侧）的各5个测点地表沉降时程曲线（正值为隆起，负值为沉降）。

图2 靖江站B区基坑测点分布

图3 地表沉降时程曲线

由图3可知，基坑两侧测点组各测点在基坑开挖时的地表沉降均主要表现为下沉，且随着基坑不断开挖，沉降值越来越大，直至开挖完成后趋于稳定。此外，各测点组中的5个测点沉降值均不相同，测点组DBC15中，测点DBC15-4的沉降值最大，达到33.12 mm，最小值则位于测点DBC15-5，为20.35 mm。测点组DBC40中，测点DBC40-3沉降值最大，为27.62 mm，两测点组沉降最大值均超出报警值24 mm，表明施工水平尚有提升的空间。

图4为距基坑不同距离时的地表沉降曲线，测量距离约为1.5倍的基坑开挖深度，其中基坑北侧和南侧测点分别如图4（a）和图4（b）所示。由图4（a）可知，基坑北侧测点地表沉降与测点与基坑距离关系整体表现为盆形，沉降最大点主要集中在距离基坑10～15 m范围，最大值为33.12 mm。根据图4（b），基坑南侧各测点关系曲线形式较一致，最大沉降值为29.39 mm，平均沉降值为21.23 mm，略小于基坑北侧测点，这可能与南侧测点靠近建筑物有关，且最大沉降点主要位于距基坑3～15 m范围。因此，本基坑地表沉降最大点范围为0.18H～0.88H（H为基坑挖深），与杭州地铁另一车站深基坑的0.30H～0.75H和秋涛路车站基坑的0.34H 类似，均小于上海地区的0.3H～1.0H[6]。

2.2 建筑物沉降

本基坑南侧靠近空港新天地，为8/9层钢筋混凝土框架结构，桩基础形式。在建筑物四周布设20个测点，地下1层车库布设17个测点，共37个测点。本文取其中26个测点进行分析。部分测点建筑物沉降的时程曲线如图5所示。

图4 地表沉降与测点与基坑不同距离关系曲线

图5 建筑物沉降时程曲线

由图5可知，随基坑开挖进行，所示建筑物测点均表现为沉降，且随时间增加而呈线性增大，但变化速率较为稳定。测点JGC10-7的沉降值最大，为8.34 mm，小于报警值20 mm。同一建筑物不同位置处（不同测点）的最大沉降值有较大区别，如测点JGC10-3的最大沉降值仅为3.18 mm，为测点JGC10-7的38.1%，因此同一建筑物不仅要重视单一测点最大沉降值，还要加强整体差异沉降的监测。建筑物测点沉降最大值与距基坑距离关系如图6所示。

图6 建筑物测点沉降最大值与测点与基坑距离关系

由图6可知，所有建筑物测点均表现为沉降，且随着测点与基坑距离逐渐增大，建筑物沉降值整体趋于减小。此外，可以看出建筑物测点的沉降值整体离散性较大，相同距离的测点沉降值最大可相差3倍，故在测点布设时，对同一幢建筑物，不能对距基坑距离相对较远的位置少布，甚至不布设测点，并应重视建筑物差异沉降的监测。

2.3 管线沉降

基坑北侧有一10 kV电力管线相对较近，与基坑近似平行走向。本文取8个测点沉降值进行分析，其中部分测点沉降时程曲线如图7所示。

由图7可知，管线测点主要表现为沉降，且随基坑开挖进行，沉降值逐渐增大，部分测点开挖结束后沉降值存在反弹现象。与基坑距离较近的测点GXC38管线沉降最大，达12.76 mm，接近报警值15 mm。此外，位于基坑中部，但距基坑相对较远的测点GXC18的沉降值达到11.62 mm。由管线沉降与距基坑距离的关系（图8）可以看出，管线最大沉降值随距基坑距离的增大而整体呈减小趋势。此外，在相同距离时，靠近基坑中部测点的沉降值可能更大。