基于监测数据深基坑开挖对临近地铁站影响分析

张 柯

（深圳市水务规划设计院股份有限公司,广东 深圳 518000）

1 引言

深基坑工程是城市建设过程中常见的工程。随着城市用地的逐渐紧张,深基坑施工过程中周边重要建筑物越来越多,尤其是城市轨道交通工程[1-3]。地铁运力强、速度快已经逐渐成为城市交通枢纽的重要组成部分[4-6],临近地铁深基坑工程开挖后对地铁的影响分析是十分重要的。结合创智天地大厦项目工程为例,对基坑施工过程中地铁监测方法及监测结果进行研究,分析基坑施工对地铁的影响。

2 基坑工程概况

创智天地大厦项目基坑占地面积约5600 m2,基坑深约14.3 m~15.0 m。局部电梯井及集水坑位置分布基底深坑,基底高程-9.8 m~-11.3 m,超深约3 m。

基坑南北向较长,长宽分别约为135 m及55 m,基坑东侧为正在施工的基坑,基坑主要采用桩锚支护；南侧为科技南二路,距离坑边约4 m~5 m；北侧为科技南一路,旁边为地铁科技大厦项目；西侧为地铁一号线深大站及其出口,主体结构距基坑边线约1.5 m。

基坑安全等级为一级。基坑临近地铁侧采用咬合桩加内支撑的支护形式,南北侧采用排桩支护,支护桩采用旋挖成桩,内支撑主要为钢筋混凝土角撑及对撑,共布置两道,在基坑东侧利用储能大厦地下室外墙作为支撑点。支撑立柱采用钢构柱,立柱桩为旋挖灌注桩,在局部支撑格间现浇混凝土板形成整体,以增加支撑水平刚度,考虑利用砼板堆放一定的施工材料荷载。对基坑壁采用挂网喷砼,以防止桩间土体塌落。

3 地铁监测方案

道中间为深大地铁站,紧邻基坑边缘为地铁站C出口。监测对象为上下行线隧道结构、运营线路轨道、出口过道及地表建筑物。

监测方法：地铁隧道结构监测采用自动全站仪极坐标法自动化观测,出口过道及地面建筑物沉降监测采用数字水准仪按二等水准精度测量。

3.1 监测基准点及变形点的布设

3.1.1 监测基准点

地铁监测区域位于深大站区段,与本项目相邻的北侧为地铁科技大厦项目,考虑到有施工影响,将本项目监测基准点设置在变形区的南端。在上行线和下行线隧道变形监测区域的南端分别设立4个基准点（共8个基准点）。

本项目变形监测区域为地铁站内,变形区中部为地铁屏蔽门,由于条件限制,中部无法布设工作基点,因此,将工作基点布置在变形监测区域外的一端（南端）,在工作基点上架设自动化全站仪。自动化全站仪通过基座固定在洞壁特制角铁支架上。

3.1.2 监测点布置

根据本项目地铁监测方案要求,监测内容为：深大站C出口地表建筑物及垂直电梯井沉降监测；地铁站C出口过道结构沉降监测；基坑施工区段地铁上、下行线轨道及隧道结构变形监测。现场布设监测点时由地铁运营公司人员陪同,共同确定监测位置。

①地铁深大车站C出口地表建筑物沉降监测,沿建筑物四周布置,点位设置在建筑物的主要结构位置,共布设建筑物监测点10个（其中垂直电梯井4个）,编号为D01~D10。建筑物监测点标志见图1。

基坑西侧为地铁1号线,分为上下行线2条隧道,两隧

②地铁站C出口过道结构沉降监测,靠近基坑边的出口过道结构布设监测点,按3 m~5 m间距布置,共布设监测点10个,编号为D11~D20。

③基坑施工区段地铁运行轨道及隧道结构进行自动化监测,监测点布置在隧道侧壁及轨道道床上。靠近本工程基坑的为地铁上行线,按10 m1个断面布置,共布置16 个断面,每个断面3 点,共布设48 个监测点；下行线距基坑施工区较远,其影响相对较小,因此,按20 m1个断面布置,共布置8个断面,每个断面3 点,共布设24 个监测点。

在上、下行线隧道侧壁每个断面布置1个观测点,轨道道床每个断面布置2 个变形观测点。编号为：上行线采用代码为“S”+断面编号+监测点号,如“S1-1、S1-2、S1-3”；下行线采用代码为“X”+断面编号+监测点号,如“X1-1、X1-2、X1-3”。各断面监测点布置见图2。

3.2 数据采集系统

3.2.1 自动化数据采集

地铁轨行区监测数据采集使用AutoMoS自动化变形监测系统。图3 为AutoMoS系统组成框图。

图3 自动化数据采集系统AutoMos系统组成

3.2.2 人工数据采集

人工数据采集工作作为自动化数据采集的补充方式,地表建筑物及出口过道结构在不需要实时监测的情况下进行,采用人工采集完成。监测点安装完毕后采集初始数据,工程施工过程中定期进行监测。

4 地铁监测数据分析

地铁监测内容为：上行线隧道及轨道道床变形监测、下行线隧道及轨道道床变形监测、地铁出入口（地表建筑物和过道）变形监测。

4.1 地铁上行线监测

本工程基坑施工期间地铁上行线隧道结构实施变形监测429 次。上行线布设监测断面16 条,断面间距10 m,每条断面3 个监测点（如S1-1、S1-2、S1-3）,其中“-1”为隧道侧墙点,“-2、-3”为轨道道床监测点。从监测数据看,监测断面S11、S12、S13共9 个监测点变形量超出预警值（5 mm）,其中位移最大量为6.6 mm（S13-1）,沉降最大为6.7 mm（S11-3）。变形较大点数据统计见表1。

表1 上行线隧道结构位移较大点数据

4.2 地铁下行线监测

地铁下行线隧道结构实施变形监测339 次。下行线布设监测断面8条,断面间距20 m,每条断面3 个监测点（如X1-1、X1-2、X1-3）,其中“-1”为隧道侧墙点,“-2、-3”为轨道道床监测点。数据显示,下行线隧道结构变形相对较小,位移最大量为4.6 mm（X8-1）,沉降最大为4.5 mm（X8-1）,变形预警值为5 mm。变形较大点统计见表3、表4。

表3 下行线隧道结构位移较大点数据统计

表4 下行线隧道结构沉降较大点数据统计

4.3 地铁出入口监测

地铁出入口监测位置为深大地铁站C出口行人过道和地面建筑物,数据显示,地面建筑物沉降5 mm~8 mm,行人过道沉降2 mm~4 mm。监测期间地铁出入口地面建筑物10 个监测点累计沉降全部超出预警值（5 mm）,其中监测点D09累计沉降8.4 mm,此点已超出报警值（8 mm）。建筑物沉降主要发生在基坑支护桩施工及土方开挖期间,之后沉降较为缓慢,直至稳定。

变形较大点数据统计见表5。

表5 地铁出入口沉降较大点数据统计

5 结论

（1）从总的监测成果上看,地铁出入口地面建筑物和隧道结构部分监测点变形量超出预警值和报警值,但未达到控制值,基坑施工对地铁结构未造成太大的影响。

（2）监测过程中地铁出入口地面建筑物有9个监测点累计沉降量超出预警值,1个监测点超出报警值；地铁上行线隧道结构2个监测点累计位移量和9个监测点累计沉降量超出预警值。