复杂地质条件下地铁深基坑动态监测数据分析

复杂地质条件下地铁深基坑动态监测数据分析

白茂业

（中铁上海工程局华海工程有限公司，上海200436）

【摘要】通过结合宁波地铁2号线8标复杂地质条件下地铁深基坑工程，采用优化的基坑动态监测

方案，对基坑周边土体地表沉降、基坑外地下水位、建筑沉降、钢支撑轴力以及地下连续墙墙顶水平位移进行监测，得出基坑开挖与时间的变化规律曲线，分析这些变形曲线可为施工提供可靠的科学依据和技术指导，也为2期工程基坑的开挖提供参考。

【关键词】地铁；

基坑开挖；

施工监测；

数据分析

【中图分类号】TU94+2

【文献标识码】B

［定稿日期］

2012－03－30［作者简介］白茂业（1983 ），男，助理工程师，从事轨道交通技术管理工作。

随着近年来城市轨道的飞速发展，目前在建的轨道工程很多，尤其是在长三角的发达城市更是处于建设的高潮期。然而长三角地区临近海岸，地质环境较为复杂，一般以淤泥粘土和粉砂夹粉质黏土为主，而且常常会有承压水的出现。对于这种复杂地质条件下的基坑开挖，具有技术难度高、工程周期长、隐蔽性、造价高、外界环境影响大等特点，无论对于设计还是施工都是一个艰难的挑战，所以采取设计、施工、监测的动态反馈是一个很好的解决方式。目前，对于深基坑变形的现场监测已经成为确保地铁深基坑施工工程安全可靠的必要和有效手段

［1－4］

。本文以宁波轨道交通2号线8标

的区间深基坑工程为例，对深基坑围护结构的内力及变形规律进行了现场监测研究。

1工程概况

宁波轨道交通2号线为西南—东北方向的基本骨干线，线路全长28.350km 。全线共设置车站22座，其中地下车站18座，高架车站4座。其中2号线8标汽车市场 甬江北站区间是宁波市轨道交通2号线一期工程的一个地下两层明挖区间，区间地下二层设有双列位停车线，地下一层为物业开发层。区间采用明挖顺作法施工，围护结构型式为0.8m 厚地下连续墙。区间总长337.132m ，宽17.8 19.3m ，明挖基坑开挖深度16.2 17.2m ，区间布置如图1所示。区间基坑开挖范围内地质为：①1填土、①2黏土、①3淤泥质黏土、②1黏土、

②2b 层淤泥质黏土、②3层淤泥质粉质黏土、②4层淤泥质黏土、③1层粉土，粉砂夹粉质黏土、③2层粉质黏土、④2层黏土、

⑤1层黏土、⑤2层粉质黏土、⑤3层粉土、⑥2层粉质黏土、⑥2a 层粉土、⑦1层粉质黏土和⑧1层粉砂、粉土等。地下水主要为第四系松散浅层孔隙潜水类型和深部松散岩类孔隙承压水。区间典型地质如图2所示。

2基坑围护方案

车站围护结构采用800mm 厚地下连续墙，标准段基坑

深约16.2m ，底板大部分位于③1粉土，粉砂夹粉质黏土层，局部位于③1b 粉质黏土层，墙趾位于⑤1层黏土中，入土比为0.86，基坑沿竖向共设置五道支撑，其中第一道为800

mm

图1

地铁区间布

置

图2

区间地质断面

ˑ1000mm 钢筋混凝土支撑，其余均为钢支撑，其中第二、第三道钢支撑直径为609mm （t =16mm ），第四、五道钢支撑直径为800mm （t =16mm ）。端头井基坑深约17.8m ，底板位

于③1粉土，

粉砂夹粉质黏土层，局部位于③1b 粉质黏土层，墙趾位于⑤1层黏土中，入土比为0.87，基坑沿竖向共设置

六道支撑，其中第一道为800mm ˑ1000mm 钢筋混凝土支撑，其余均为钢支撑，其中第二 五道钢支撑直径为609mm

（t =16mm ）（第五道双拼），第六道钢支撑直径为800mm （t =16mm ）钢支撑。

3基坑监测布置方案

基坑监测的目的是为了及时掌握开挖过程中围护结构的

位移变形情况，以及钢支撑的轴力变化情况，以便与设计相比

较，通过这种信息反馈，科学合理的安排施工工序。宁波2号线8标地铁区间基坑开挖过程中监测内容有：基坑外地表沉降、基坑外水位观测、建筑物沉降、钢支撑轴力和地下连续墙墙顶变形。主要监测器材有：全站仪、水准仪、测斜仪、钢卷尺、反力计和应变仪。监测点平面布置图如图3所示

。

图3区间部分监测点平面布置

3.1

基坑外地表沉降监测

由于基坑的开挖，使得基坑外侧土体由于应力场的改变

而产生沉降，

影响显著区域一般在3倍基坑开挖深度范围内。在垂直于基坑地下连续墙边线外共布设剖面沉降监测点，每一个开挖段布设一组测量断面。每一测量断面在垂直基坑方向2倍挖深范围内布设5个沉降测点。每隔50m 左右布设一个断面，与墙体测斜孔相对应，每断面点与点之间的间距为5m 间隔，由5点组成一个断面。3.2

基坑外水位观测

地下水位观测孔沿基坑周边布设，每40 50m 间布设一孔，保证每侧至少布设1孔。深度为基坑开挖深度以下1m 。3.3

建筑物监测点

基坑工程施工会引起周围建筑物产生沉降，较大的沉降或不均匀沉降都会危及周围建筑物的安全，为全面了解施工引起的对周围建筑物的影响情况，并能根据监测信息实时的调整施工参数，以确保周围建（构）筑物的安全，在施工期间内对建筑物的沉降进行观测。3.4地下连续墙墙顶变形

监测地下连续墙顶部变形监测点对应地下连续墙垂直、水平位移监测孔布置。3.5

支撑轴力监测

支撑轴力监测是在基坑开挖及主体结构施工过程中，对支撑轴力的大小和变化情况进行观测，结合围护结构的位移情况对支撑结构的安全和稳定性做出评价。支撑轴力每24

m 至少确保有一组墙体变形的监测点，每两个开挖段有一组支撑轴力监测点。在混凝土支撑上各布设钢筋应力计断面，

每个断面在支撑四边中心的主筋上对称安装4个钢筋应变计，

在钢支撑上安装反力计。4监测成果及分析

监测的成果如图4 8所示。

从图4、图5可以看出，基坑周围各个测点的地表累积沉

降位移值以及地下连续墙墙顶累积沉降位移值均随着时间的推移逐渐增大，各个测点的累积沉降曲线基本相同，变形速率较为均匀。地表沉降位移平均速率与地下连续墙墙顶沉降位移平均速率均在一个数量级内，两种沉降位移值均随着基坑的开挖深度增大而增大。在相同时间内，距离基坑近的地表沉降大于距离基坑远的地表沉降。所以在施工过程中应时刻注意基坑附近的地表变形情况，同时较少堆载及重载机械的逗留、行驶，尽量保证一个安全距离。两种曲线均出现沉降反弹现象，这与基坑的开挖息息相关。当基坑开挖进行时，沉降速率增大，当支撑架设完毕后一段时间内沉降则逐渐反弹，所以应该根据沉降的变形曲线合理安排开挖的时间及开挖断面。

从图6可以看出，建筑累积的沉降变化波动在5mm 之间，各测点呈现波动的变化，变形的交替变化与水位及基坑开挖具有相关性。当水位回升及基坑停止开挖及时支持后，沉降出现回弹现象。但是建筑的累积沉降总体是有沉降的趋势，

不过沉降较小，在控制范围之内，反映基坑开挖的工序较为合理。