摘要:本文通過對北京某地鐵車站二期基坑工程在明挖施工過程中進(jìn)行地表及管線沉降、樁頂位移、鋼支撐軸力等監(jiān)測，并對監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，闡明了采用鋼支撐—樁支護(hù)體系的深基坑監(jiān)測過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和鋼支撐軸力變化的一些特點和應(yīng)注意的問題，對同類工程的設(shè)計及施工都有較好的參考價值。

　　關(guān)鍵詞：基坑監(jiān)測,地表及管線沉降,樁頂位移,樁體位移,鋼支撐軸力

　　近年來，隨著科技的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市軌道交通建設(shè)的需求，使得城市內(nèi)存在大量的深基坑工程建設(shè)，這類工程的特點是：開挖深度大，施工空間狹小，而且周邊常常緊鄰重要建筑物、市政管線、道路等等。因此，在基坑的開挖施工過程中，對于此類深基坑支護(hù)工程的支護(hù)體系，需要有更加嚴(yán)格的要求，不但要保證施工過程中支護(hù)體系自身的穩(wěn)定及安全，而且要嚴(yán)格控制支護(hù)體系的變形，保證對周邊環(huán)境不造成破壞。所以，在基坑的開挖過程中，對支護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐軸力、基坑鄰近建筑物、地下管線以及周圍土體等在理論分析指導(dǎo)下進(jìn)行有計劃的監(jiān)測，以此監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對基坑支護(hù)進(jìn)行動態(tài)設(shè)計，是十分必要的。

　　1 工程概況

　　1.1 工程概況

　　本車站設(shè)計起止里程為YDK0+243.884～YDK0+518.484，車站包括A、B、C、D四個出入口：A出入口位于車站主體結(jié)構(gòu)西北側(cè)，D出入口位于車站主體結(jié)構(gòu)西南側(cè)，均采用明挖法施工;B、C出入口分別位于車站主體結(jié)構(gòu)東北、東南側(cè)，主要采用明挖法施工，出入口通道局部下穿電力管溝段采用暗挖法施工。擬建車站主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋深約17m～18m，附屬出入口基礎(chǔ)埋深為10m左右。

　　車站出入口所在的路口四個象限中僅西北象限實現(xiàn)了規(guī)劃，為居民小區(qū)，小區(qū)東圍墻距離車站紅線40m，在小區(qū)圍墻和紅線之間為綠地;其它象限均為空地，其中東北象限沿車站紅線外側(cè)為40m寬綠化帶，內(nèi)有高壓走廊穿過，需加強(qiáng)保護(hù)。

　　1.2 巖土工程條件

　　擬建場區(qū)總體地層土質(zhì)情況較好，地層表層主要為2~3m的人工填土，土質(zhì)包括粘性土素填土、爐灰、垃圾及房碴土等，壓縮性較高。其下為一薄層新近沉積層，再其下為一般第四紀(jì)沖洪積成因的粘性土、粉土、砂類土、碎石類土層的交互層，具有中~中低壓縮性。

　　擬建車站主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋深約17~18米，基底持力層主要為粉質(zhì)粘土⑨層、粘土⑨1層、粉土⑨2層。附屬出入口基礎(chǔ)埋深為10米左右，基底持力層主要為粉質(zhì)粘土⑤層、粉土⑤2層; 出入口基礎(chǔ)埋深為11米左右，基底持力層主要為粉質(zhì)粘土⑤層、粉土⑤2層。

　　2 監(jiān)測方案

　　2.1 監(jiān)測項目

　　監(jiān)控量測的項目主要根據(jù)工程的重要及難易程度、監(jiān)測目的、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、施工方法、工程周邊環(huán)境等綜合而定，主要由周圍環(huán)境監(jiān)測和支護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測兩大部分組成。本車站的監(jiān)測項目除考慮上述因素外，還要根據(jù)設(shè)計的要求而定，具體監(jiān)測項目見表1，主要監(jiān)測點的布置見圖1。

　　2.2 監(jiān)測周期和頻率：

　　1)監(jiān)測周期為降水施工前取得初始值(應(yīng)對所有的監(jiān)測項目進(jìn)行連續(xù)兩次獨立的觀測，取其平均值作為監(jiān)測項目的初始值。針對共同的監(jiān)測點，施工監(jiān)測同第三方監(jiān)測要在相同的時間段進(jìn)行初始值測定)，至施工完成后2個月且監(jiān)測對象變形趨于穩(wěn)定時停止觀測。

　　2)監(jiān)測頻率分為兩個部分：

　　基坑開挖過程中：基坑開挖深度H≤5m，1次/3天;基坑開挖深度5m15m,2次/天;出現(xiàn)情況異常時，增加監(jiān)測頻率。

　　基坑開挖完成后：基坑開挖完成后1~7天，1次/天;基坑開挖完成后7~15天，1次/2天;基坑開挖完成后15~30天，1次/3天;基坑開挖完成30天以后，1次/周;基本穩(wěn)定后，1次/月;出現(xiàn)情況異常時，增加監(jiān)測頻率。

　　3 監(jiān)測結(jié)果及分析

　　3.1 樁頂水平位移

　　由圖2，根據(jù)樁頂水平位移監(jiān)測結(jié)果分析，隨著基坑的開挖的深度增加，樁頂水平位移也隨之增大;當(dāng)基坑接近設(shè)計高程時，隨著基坑的支護(hù)，樁頂位移變化趨于平穩(wěn);當(dāng)基坑完成開挖后，樁頂水平位移基本不變。至監(jiān)測周期完成，所有支護(hù)樁頂水平位移量均小于25mm。基坑角部的4個樁頂最終水平位移累計值同其余樁頂測點水平位移累計值均符合在基坑拐角處變形較小、基坑中部變形較大的一般規(guī)律。部分點由于施工過程中加撐不及時，隨著周圍土體壓力加大，樁頂水平位移出現(xiàn)突變，及時采取施工措施后，樁頂位移又恢復(fù)正常變化，其位移時間曲線趨于平緩，說明基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)處于相對穩(wěn)定狀態(tài);同時，也為施工鋼支撐支護(hù)的安全性及加減力提供了依據(jù)。

　　3.2 樁體水平位移

　　車站圍護(hù)樁樁身水平位移根據(jù)基坑開挖結(jié)束及鋼支撐拆除的最后位移與初始位移進(jìn)行對比，因為測點數(shù)量多，選取位移量較大的幾個測點。支護(hù)樁樁體水平位移基本向基坑內(nèi)方向發(fā)展，但鋼支撐的施作對水平位移的發(fā)展起到了一定限制作用，且使其稍向基坑外回復(fù)。在基坑開挖過程中，圍護(hù)樁的最大水平位移與開挖深度和時間關(guān)系密切，在開挖到一定深度而未架設(shè)鋼支撐時，圍護(hù)樁呈向坑內(nèi)變形的前傾型曲線，樁頂水平位移最大。隨著基坑的開挖和支撐的施加，圍護(hù)樁變形曲線由前傾型逐漸向弓形變化，最大水平位移發(fā)生的部位也隨之下降，基坑中部的水平位移發(fā)展最快，基坑底部樁身的水平位移影響較小。樁體水平位移最大值出現(xiàn)在距樁頂10m處，圍護(hù)樁變形最大、最危險的地方不在樁頂而出現(xiàn)在基坑中部位置。

　　3.3 地表及管線沉降

　　從地表及管線沉降的歷時曲線圖(圖3)可以看出，隨著基坑的開挖的深度增加，地表和管線的沉降隨之逐漸增大;當(dāng)進(jìn)行鋼支撐支護(hù)后，地表和管線的沉降變化趨勢明顯變小;隨著基坑封底，主體結(jié)構(gòu)的逐步完成，沉降趨勢隨之平緩并逐漸達(dá)到穩(wěn)定。

　　地表和管線的沉降很直觀的能看出在基坑開挖過程中的變化情況，隨著開挖的深度變化以及基坑支護(hù)沉降也隨之變化，對于掌握基坑周邊的土體變形情況和變化趨勢，基坑的支護(hù)及基坑本身的安全起到重要作用。

　　3.4地下水位變化分析

　　從地下水位的歷時曲線圖可以看出，基坑開挖初期，隨著坑內(nèi)降水的進(jìn)行，各觀測井的水位均不同程度的下降很快，隨后逐漸趨于穩(wěn)定。隨著主體結(jié)構(gòu)的完成，各孔水位變化量在-0.412～+0.336之間波動，在底板澆筑完成后各孔水位變化已基本穩(wěn)定。

　　3.5 鋼支撐軸力變化分析

　　從鋼支撐軸力變化歷時曲線圖可以看出，隨著基坑的開挖的深度增加，鋼支撐軸力也隨之增大;隨著支護(hù)的時間，因基坑開挖引起的周圍土體變形得以穩(wěn)定，所以鋼支撐軸力的變化趨勢變得平緩。

　　4 結(jié)論

　　(1)基坑開挖初期圍護(hù)樁體變形、鋼支撐軸力以及地下水位變化速率都較為明顯，隨著開挖深度的增加，這一趨勢開始減弱，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定程度時趨于穩(wěn)定。影響深基坑穩(wěn)定性的因素包括工程環(huán)境、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案和施工組織設(shè)計等。

　　(2)基坑施工過程中每層土開挖完畢到施加該層鋼支撐這段時間以及鋼支撐拆除過程是最不利時期，為保證基坑穩(wěn)定，應(yīng)盡量減少基坑無支撐暴露的時間。

　　(3)整個開挖過程周圍地表豎向沉降沿坑邊水平方向呈曲線分布，距坑邊一定距離的范圍內(nèi)沉降最大，隨后沿遠(yuǎn)離坑壁方向逐漸減小，距離坑壁越遠(yuǎn)變化幅度越小，最終逐漸穩(wěn)定，每開挖一步，坑后地表都有一定量沉降的增加，每步形成的沉降分布曲線形狀相似。

　　(4)監(jiān)控量測是保證深基坑施工安全的關(guān)鍵。合理的監(jiān)測方案、準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及及時的信息反饋是施工決策和信息化施工的重要保障。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 北京中鐵瑞威工程檢測有限責(zé)任公司.北京地鐵八號線二期工程回龍觀東大街站監(jiān)測總結(jié)報告[R].北京，2011.

　　[2] 劉健航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

　　[3] JGJ120—99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.