1、    淺析地鐵深基坑的支護與監(jiān)測體系    陳慶來【摘要】 監(jiān)測方案是在明確監(jiān)測目的和監(jiān)測依據(jù)及熟悉工程概況的前提下，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)水文條件，確定現(xiàn)場監(jiān)測項目指標、基準點、監(jiān)測點的布設(shè)與保護、監(jiān)測周期與頻率、應急預案、監(jiān)測點位布置等現(xiàn)場監(jiān)測工作的具體內(nèi)容。【關(guān)鍵詞】 動態(tài)監(jiān)測 ；深基坑 ；機理分析1.基坑概況及監(jiān)測方案1.1 基坑概況通過基坑工程監(jiān)測工作主要達成以下目的：一是掌握結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與變形狀態(tài)，以確保地鐵工程能按照預定的要求順利完成。二是掌握基坑周圍環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)，為施工方提供及時、可靠的用以評定地鐵施工對周邊環(huán)境影響的監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息。三是對可

2、能發(fā)生的安全隱患或事故進行及時、準確的預報，讓有關(guān)方面有時間做出決策，避免重大事故的發(fā)生，對安全和質(zhì)量事故做到防患于未然。例如：某地鐵車站深基坑工程采用 1 000 mm 厚地下連續(xù)墻作圍護結(jié)構(gòu)，車站開挖深度為 25.5 m（端頭井開挖深度為 27.1 m），豎向設(shè) 4 道支撐，基坑安全等級為一級。經(jīng)調(diào)查，基坑四周有多座高層建筑，周圍環(huán)境較為復雜。場區(qū)地貌單元屬長江級階地河流堆積平原，地形平坦開闊，地面高程 23.8024.60 m。開挖范圍地層從上到下依次為填土、粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾粉土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層、粉細砂層，車站底板位于粉土、粉砂互層之間，地下連續(xù)墻墻趾位于細沙層

3、。1.2 監(jiān)測內(nèi)容結(jié)合基坑設(shè)計規(guī)范和現(xiàn)場實際情況，確定具體監(jiān)測內(nèi)容如下 ：地下連續(xù)墻的水平位移監(jiān)測（27 點）、地下連續(xù)墻沉降監(jiān)測（27 點）、周圍地面沉降監(jiān)測（84點）、鋼支撐軸力監(jiān)測（40 個）。1.3 測點布設(shè)及監(jiān)測方法該地鐵深基坑測點布置如圖 1 所示。1）圍護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移監(jiān)測。根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)場情況，地鐵車站深基坑范圍內(nèi)共設(shè) 15 個斷面，其中車站最西邊和最東邊及東南 3 個斷面各一個測點，其余每個斷面 2 個測點，共布設(shè) 27 個測點，采用 leica tc1201 全站儀測量，測量精度均為 1 mm。2）地表沉降監(jiān)測。該車站深基坑按間距 25 m 布設(shè)一個斷面，共設(shè) 11 個

4、斷面，每個斷面布 8 個測點，測點和基坑的距離分別為 2 m、8 m、10 m、20 m。還布置了一部分不規(guī)則測點，測點共計 84 個，采用dini03 天寶電子水準儀、銦鋼尺進行測量，測量精度為 1 mm。3）鋼支撐軸力監(jiān)測。根據(jù)基坑實際情況，在支撐上共布設(shè) 40 測點，鋼支撐軸力采用軸力計進行監(jiān)測。2.基坑動態(tài)監(jiān)測成果2.1 圍護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移選擇基坑不同位置、具代表性的 4 個測點進行分析（s2s3s14s15）。監(jiān)測期間，各測點位移呈現(xiàn)明顯的不規(guī)則性，但整體位移是朝坑內(nèi)發(fā)展的。在監(jiān)測初期，當?shù)?1 道鋼支撐架設(shè)完成后，測點位移均有向坑外方向回彈的趨勢，測點s2 位移由坑內(nèi) 1.40

5、mm 回彈到 0.69 mm，s15 點位移從坑內(nèi) 0.20 mm 變化到坑外 0.4 mm。在第 2 道鋼支撐架設(shè)完成后，也出現(xiàn)類似情況，隨著支護體系的完善，在監(jiān)測中后期，基坑圍護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移的變化穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。2.2 地表沉降針對地表沉降，選取4個有代表性的測點進行分析（1a-2、2a-2、3a-2、dt2-1）。開挖期間基坑周圍土體整體呈沉降趨勢，但在監(jiān)測初期，各測點均有不同程度的隆起，其中測點 1a-2 隆起位移達 2.2 mm。隨著基坑開挖的進行，各測點開始呈現(xiàn)沉降趨勢。在第 4 道鋼支撐架設(shè)之后，各測點位移基本趨于穩(wěn)定。在整個監(jiān)測周期內(nèi)，地表垂直位移在 -4.32.5 mm

6、 之間波動，并未超過警戒值。在基坑開挖至設(shè)計高程時，沉降量最終穩(wěn)定在1.24.3 mm 間，這表明基坑開挖導致的坑外巖土體變形被控制在合理范圍內(nèi)。3.基坑變形及內(nèi)力變化機理分析對于圍護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移，在監(jiān)測前期，基坑圍護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移整體有向坑內(nèi)移動的趨勢。本文綜合分析后認為，這是由于開挖擾動使原本平衡的土體應力出現(xiàn)失衡，墻后土體產(chǎn)生的壓力使得圍護結(jié)構(gòu)有向臨空方向移動的趨勢 ；在監(jiān)測中后期，基坑圍護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移總體穩(wěn)定，但存在一定突變，突變后的一段時間內(nèi)會回歸正常值。本文認為，圍護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移在監(jiān)測中后期總體穩(wěn)定的原因是由于隨著支撐結(jié)構(gòu)的完善，墻后土體壓力與支撐軸力之間達到了一個相

7、對平衡的狀態(tài)，但由于基坑開挖因素和外界因素的影響，監(jiān)測點位移會出現(xiàn)一定波動，隨著支撐軸力和墻后土體壓力之間作用力的相互平衡，測點位移會逐漸回歸到正常水平。對于坑外地表沉降，坑外土體整體呈沉降趨勢，前期沉降趨勢較為明顯，監(jiān)測到中后期的時候，坑外土體沉降位移穩(wěn)定到一定水平。基坑的開挖引起基坑影響范圍內(nèi)巖土體應力狀態(tài)的改變，應力的改變對土體沉降的影響在前期的表現(xiàn)較為明顯，隨著中后期支撐結(jié)構(gòu)和維護體系的完善，基坑圍護結(jié)構(gòu)和坑外土體的壓力達到相對平衡的狀態(tài)，因此坑外地表沉降也會相對穩(wěn)定。此外，測點距離基坑的遠近也是影響沉降位移的一個關(guān)鍵因素，dt2-1測點沉降在后期明顯大于其他測點，離基坑越遠，開挖的效

8、果對土體影響越小，影響范圍一般為3倍基坑深。在基坑監(jiān)測期間，各支撐軸力整體呈現(xiàn)上升趨勢，在第 1 道鋼支撐架設(shè)之后，短時間內(nèi)軸力呈現(xiàn)急劇上升趨勢。其原因在于，基坑的開挖使得墻后土體對圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生壓力，第 1 道支撐的架設(shè)會承擔一部分壓力，使應力達到相對平衡的狀態(tài)，隨著支護體系的完善，后架設(shè)鋼支撐的支撐應力并未出現(xiàn)急劇上升的情況。值得注意的是，第 3 道支撐在監(jiān)測中期出現(xiàn)了急劇上升態(tài)勢，分析認為在開挖初期，開挖面以上的土壓力由靜止土壓力轉(zhuǎn)為主動土壓力，開挖卸荷帶來的主動土壓力作用于鋼支撐上，造成支撐軸力在該段時間內(nèi)迅速增加，但軸力總體上處于合理水平，反映出基坑支護結(jié)構(gòu)架設(shè)比較合理。4.結(jié)語1）進行深基坑監(jiān)測是保證深基坑施工安全的重要環(huán)節(jié)，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時反饋與分析，對施工期間周圍建筑物的安全及以后的變形預測起到指導作用。2）開挖卸載產(chǎn)生的墻后土體壓力和鋼支撐軸力之間共同作用是導致基坑發(fā)生變形的關(guān)鍵因素。由于開挖的進行，導致墻后土體壓力并不固定，在和支撐軸力相互平衡的過程中導致了基坑變形的不穩(wěn)定性。3）通過監(jiān)測可知，該基坑的變形和內(nèi)力的變化都穩(wěn)定在一定范圍，并未達到警戒值，說明基坑的支護體系和監(jiān)測體系都較為完善，該方案是可行的，可為類