软土地铁车站深基坑施工变形监测与分析

邓力雄 蔡小伟

摘 要：本文以上海地铁13号线二期工程长清路-华夏中路站段的基坑施工情况为例，在对该基坑工程的施工特点以及基坑施工变形监测方法分析基础上，结合基坑开挖期间不均匀超载、降水、地表刚度、开挖范围及开挖时间等因素对基坑变形的影响及其变化规律进行研究和分析。

关键词：软土 地铁车站 深基坑 施工 变形监测 分析

深基坑开挖施工中，由于降水等自然条件以及基坑内部土体结构应力变化影响，导致其存在坑底隆起或围护结构不规则位移、支撑轴力增加等情况，尤其是软土地区，由于土体结构本身的强度以及荷载能力等均比较低，更容易发生位移、变形等，对深基坑开挖施工及其后期稳定性产生影响。因此，加强深基坑施工现场的变化监测，以确保深基坑开挖施工顺利开展，同时实现其后期稳定性维护，十分重要。

1、工程实例

上海地铁13号线二期工程长清路-华夏中路站段站台采用双柱三跨框架结构形式，其车站主体结构长度约为324m，标准段宽约为31m，端头井尺寸为16.0×36.0m，为地下两层双岛三线车站，中间股道为小交路折返线，站前设置单渡线，站后接入停车场出入场线。该车站基坑开挖采用明挖法，其中，标准段底板埋深约17m，采用厚度为800mm的地下连续墙+400mm侧墙双层衬砌结构，墙长分别为33.0m和32.0m;端头井底板的埋深大约为19m，采用厚度为的地下连续墙侧墙双层衬砌结构，端头井墙长均为36.5m，同时，基坑开挖支护采用首道为钢筋砼支撑、其余均为钢支撑的五道支撑体系，其支撑体系设置在车站主体端头井与标准段之间，并在车站基坑东端头约105m位置处设置临时封堵墙对基坑开挖进行围护，以确保其开挖施工的顺利实施。

该车站基坑开挖施工地区以第四纪松散沉积物为主，厚度约为60m，其地层分布主要为粉砂、粉土、饱和粘性土，并且表现出成层分布的特征。其中，该车站中华夏中路站东侧有一明浜穿越，宽约21m，水深0.5m至2.1m，淤泥厚约0.40m至2.60m;西侧端头井处分布有一藕塘，宽约16m，水深0.7m，淤泥厚约0.4m，进行基坑开挖施工前需要针对上述软土地基进行清淤换填，并采用均一的粘土进行分层回填压实，其回填土强度要求满足0.1MPa。

2、软土地铁车站的深基坑施工变形监测及结果分析

根据上述工程情况，在进行该地铁车站的深基坑开挖施工中，由于其地质条件较为复杂，且施工影响面较大，为避免施工变形对基坑开挖及其后期稳定性产生影响，需要采取相应的监测方法，加强深基坑施工对周围建筑以及土地结构、地下水、支护体系等的影响监测与分析，以在合理的开挖支护与控制措施下，为深基坑开挖施工及其安全性提供可靠的保障。如下表1所示，即为上述地铁车站深基坑施工变形监测的主要内容。

结合上述深基坑施工特征，本文采用地下与地面互相结合的方式，均匀地将监测点布设于市政管线、建构筑物、坑外地下水与周边地表、支撑、以及围护墙体等位置，形成立体监测体系，以对整个地铁车站深基坑施工過程中监测对象的受力、变形、以及位移等状况进行系统掌握，为施工开展及其安全性提供保障。

在上述监测方法下，对周围地表的累积沉降及位移变化检测显示，其地表沉降监测点最大沉降量达到-168mm左右，并且该沉降点位于地铁车站施工的暗滨区，其在基坑开挖施工前的地表累积沉降量已达到-66mm左右，受基坑开挖施工中大量土体卸载对周围土体的扰动影响，再加上各种挖土与运输车辆行驶所产生的地面荷载影响，导致基坑周围地表出现沉降位于变化，但是其整体变化较为平缓，尤其是在基坑开挖施工结束后，其地表沉降与位移变化趋于平缓和稳定的特征更加明显。其次，其围护墙体的其中一监测点累计位移变化最大达到-22mm左右，超出报警值，而这种位移变化在基坑开挖结束以及垫层、底板浇筑完成后逐渐稳定，并且至监测结束时仍较为平稳，其余监测点以及围护墙体沉降累计变化未达到报警值。此外，对深基坑施工的围护墙体测斜累计变化监测显示，其基坑开挖施工中均存对围护墙体的测斜变化存在一定影响，并且该作用导致部分围护墙体测斜点受到破坏，其中，基坑施工中土方车以及各种大型施工车辆行驶对地面产生的荷载影响，是导致基坑围护体在基坑内位移的主要原因，同时基坑开挖造成的大量土体卸载对周围土体产生的扰动影响，也会造成围护体位移。最后，上述地铁车站深基坑施工中，其支撑轴力变化监测显示，基坑开挖导致大部分基坑轴力变化超出报警值，并且在根据监测信息对其施工工序进行优化，并进行基坑开挖与支撑形成进度控制后，其监测数据变化逐渐趋于稳定。

3、软土地铁车站深基坑施工变形特征

根据上述对软土地铁车站深基坑施工变形的监测分析，可以看出该车站深基坑施工中所存在的变形情况较为突出，但是该变形情况对周围建筑及其结构安全性影响那个较小，其中，基坑施工对围护结构的变形影响中，以基坑开挖面表现最为显著，整体变化呈抛物线状，而基坑边缘是该地铁车站基坑周围地面的最大沉降变形区，并且整个基坑施工中的围护墙测斜以及周围地表沉降、支撑轴力、水位等监测对象的变形情况，基坑开挖与地下连续墙施工阶段最为突出，在基坑底板浇筑施工完成后其变形则趋于稳定。针对这种情况，对其基坑施工变形的影响因素分析可以看出，上述地铁车站深基坑施工中，由于基坑施工两侧围檩的高度差异以及单侧施工与进出土等作用，导致基坑两边的土体荷载分布不均，从而引起基坑挖深较大一侧的整体位移发生，从而导致另一侧变形加快;其次，地面刚度以及降水、基坑开挖施工中的时空效应等，也会对基坑施工中的变形存在一定的作用和影响。因此，进行软土地铁车站深基坑施工中，一旦存在地表荷载不对称情况，就会造成较大荷载下的地表沉降及位移变化发生，同时基坑开挖施工中应根据开挖设计对其基坑降水措施进行分段设计，并加强基坑周围重要建筑物以及管线位置的水位变化控制，此外，还应针对软土地区基坑开挖施工顺序以及开挖后暴露时间等对基坑形变的影响，就时空效应在基坑施工变形中的具体作用和影响进行全面考虑和控制，以避免基坑施工变形对施工开展及其安全性的不利影响。

4、结束语

总之，对软土地铁车站基坑施工变形的监测分析，有利于促进对软土地铁车站深基坑施工变形规律及其影响因素准确把握基础上，采取有效的控制措施，减少施工变形对施工开展及其后期稳定性的不利影响，具有十分积极的作用和意义。

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