地铁施工沉降监测分析与控制

地铁施工沉降监测分析与控制

以深圳地铁九号线人民南站为背景、结合现场施工临控量测的结果，总结出了九号线人民南站在盖挖逆作施工和先隧后站施工下对地表和周围桥墩及建筑沉降产生的原因及沉降规律，并提出控制沉降的措施。对后续施工起到了指导作用。

1、工程概况

1.1地理位置与工程规模

人民南站起止于春风路高架桥与建设路交汇处和春风路高架桥与人民南路交汇处。车站有效站台中心里程为YDK23+750.000，车站起点里程YDK23+668.499，终点里程为YDK23+835.537，全长167.014m。

九号线人民南站车站主体盖挖逆作采用先施做结构主体临时和永久中立柱，然后再从顶板从上往下开挖一层做一层，最后施工底板。施工对环境的影响主要为与人民南站结构平行的春风高架桥架桥，桩基采用直径1500mm的钻孔灌注桩，桩长约17.6m～21.5m。

1.2工程及水文地质

车站主体标准段基坑深度约为28.5m，宽度约为18.6m，车站顶板的覆土厚度约为4.5m。土层从上往下依次是素填土层、杂填土层、填石、淤泥质粘土层、粘性土层、粉细砂层、中粗砂层、圆砾层、卵石层、粉质粘土、粉质粘土、侏罗系变质砂岩全风化带、侏羅系变质砂岩强风化带、糜棱岩强风化带、侏罗系变质砂岩中等风化带、侏罗系变质砂岩微风化带、断层破碎带，断层角砾。

2、地铁施工监控量测的分析

2.1监测点的布置

九号线人民南站地表沉降监测点布设点间距为15m，有拐角的地方必须要布设，从图1可以看到CZCJ1～22共22个点。而且，车站周围的建筑物和桥墩沉降点的布设，房屋建筑在拐角处必须要布设沉降点，直线点距为10m，如果遇到沉降明显或有裂缝的地方需要适当的增加沉降点的布置，编号DX1～14共14个点。每处桥墩至少要布设一个沉降点编号Q1～14共14个点。见图2

2.2车站主体结构地表沉降变化

从中选取了较为典型沉降监测断面的监测点CZCJ6、15、16监测数据为分析对象，分析其地表沉降和施工工况的关系。

由图3可见，车站地表沉降点CZCJ6布设在车站的北侧，CZCJ15、16布设在车站南侧.通过沉降曲线我们可以看出，CZCJ15、16两个沉降点在7月份到8月份之间变化幅度比较小，9月份至10月份相对变化趋势较大，11月份至次年1月份变化相对比较稳定。而CZCJ6除了在7月份到九月份变化相对较小外，从10月份至次年1月一直变化比较大，且相比南侧的两点变化速率更快，更大。

2.3桥墩以及周围建筑物沉降以及原因分析

（1）桥墩的沉降情况

选取春风高架桥桥墩几个具有典型沉降的监测点进行分析相对比较。采集桥墩沉降点Q2、Q3、Q8、Q9、Q13、Q14六点的监测沉降数据进行以下分析，具体沉降曲线见图4。从沉降曲线图明显可以看出Q2、Q8两桥墩一直处于稳定下沉的趋势；而Q3、Q9两桥墩在2014年7月至2014年11月中旬沉降相对是比较小的，但之后就开始了猛的下沉，直到2014年12月才稳定下来；相比前面两对桥墩，桥墩Q13、Q14沉降一直都变化不大。

（2）房屋的沉降情况

如图5，选取5个能说明基坑开挖对周边建筑物影响的监测沉降点。结合监测点布置图和沉降曲线图可以看出，DXF4、DXF1号点位于房屋的背面和侧面，相对影响比较平稳，而布设在车站边的沉降点DXF8、DXF10、DXF13相比其两点下降的趋势就比较明显。

（3）原因分析

由上述中房屋建筑和桥墩的沉降分析应考虑到以下两个方面：一是施工全过程的直接影响；二是地质、环境等因素间接影响。在建筑物周边施工时，应尽量采取小功率机械及扰动小的工艺，。在桥墩和房屋附近进行过管线改移、地下连续墙施工、基坑降水、基坑开挖、结构施工等。距离开挖基坑越远则沉降影响越小。

2.4影响地表沉降的因素分析

（1）管线渗漏因素

深圳地铁九号线人民南车站施工前正上方是雨水箱涵，后在车站北侧改建一临时雨水箱涵，由于车站南北两侧的污水管比较多，并且年限已久，导致长期渗漏，周围地层的水处于饱和状态，地层土体软化；如果对管线下部土体开挖，则导致饱和水的流失，造成土体固结下沉。

（2）地质因素

人民南站在施工前对施工范围内的地质情况进行了探测，了解到了靠近车站

北侧含水较多，开挖下步粉细砂及中粗砂范围比较广，土质松散，很容易受到周围环境扰动从而产生沉降。勘测中揭露有断层角砾岩，且大部分碎裂岩化，重新胶结作用较明显。勘察场地附近发育有罗湖断裂带，且断裂活动特征弱，断层带主要由构造角砾岩组成。沿断层两侧巖体破碎，加深了风化程度，降低了岩体强度。断裂带部位地下水活动较为复杂，加上岩体完整性受地质构造影响较重，基坑围岩稳定性大大降低，易产生涌水或坍塌，从而可能导致地表沉降。

（3）围护结构影响因素

对基坑围护结构的水平位移影响较大的因素主要是围护结构刚度，当围护结构的刚度逐步增大时，基坑地表沉降变化趋势明显下降。从而通过增大围护结构的刚度可以有效的减小围护结构自身的水平位移，减小地面沉降变化。基坑开挖过程中，及时的架设内支撑可以有效的控制围护结构的变形，给支撑施加适当的轴力增大其刚度，能够明显的减小围护结构的水平位移，从而可以减小地表的沉降变化。

3、地表沉降控制措施

3.1改进施工工艺，减少沉降。做好施工前的准备，做好支撑，必要时适当的给支撑加压。要做到快挖快撑，避免基坑连续墙因受到两边房屋建筑的挤压而导致变形，从而造成地表沉降。

3.2按照勘测结果，要提前处理好碎石地带、液砂区，提高土体密实性，减少土体滑坡、坍塌，从而减少沉降发生。

3.3在地表对车站结构施工区域进行注浆加固，提高地层密实性。

4、结论

车站在基坑开挖的过程中，因为车站断面尺寸较大，而且基坑深度也是比较深。当开挖到一定深度，将会对围护结构产生一定的变形，且地表沉降受到一定影响，因此，车站在基坑开挖过程中应当及时的架设支撑，这样会减小围护结构的水平位移，进而减小地表的沉降变化。