地铁明挖车站基坑变形与分析

地铁明挖车站基坑变形与分析

【摘要】地下工程深基坑施工，基坑支护的稳定性监测在施工安全控制中具有极为重要的作用。根据宁波轨道交通1号线福明路站基坑特点及施工方法，分析了地下连续墙顶位移、墙体位移及支撑轴力的变化特征，进一步阐述了施工中采用的控制方法。本文结合福明路站地铁施工实际情况，研究出的地铁车站基坑变形机理及与其相适应的联合围护结构方案，可确保基坑本身的稳定，并能保证近距离范围建筑的结构安全。

【关键词】基坑；变形；施工控制 一.前言

近年来我国城市化进程明显加快，绝大多数城市 处于老城改建阶段，修建地铁成为解决市区交通问题的首选方案。地铁一般都是穿越城市和位于城市的繁华地段，地铁车站的施工直接牵涉到深基坑的开挖与支护施工。深基坑的支护不仅要保证基坑内能正常安全作业．而且要防止基底及坑外土体产生过量移动，以确保基坑附近的建筑物、道路、管线的正常运行。因此对深基坑工程提出了较高的要求，根据土质不同、相邻的地面建筑物不同，基坑的开挖与支护问题成为地铁车站前期施工的重要技术问题。基坑开挖过程是基坑开挖面卸载的过程，卸载引起基底回弹。同时也引起围护结构在两侧土压力差的作用下产生水平位移和土体位移。在此基础上讨论墙体刚度、基坑开挖顺序、土体加固深度和第1道支撑对支护结构变形和内力的影响。

二.车站围护体系和施工工况

1.基坑围护体系

车站主体基坑长188m，宽18.7m。端头井开挖深度约为18.01m，标准段开挖深度约为16.31m，基坑保护等级为二级。基坑采用厚800mm地下连续墙(以下简称为地墙)，标准段墙深36.3m，端头井墙深38.3m，采用十字钢板接头。端头井和标准段均设置6道支撑，标准段的第1道及端头井的第1道支撑为钢筋混凝土支撑，其余为609mm钢管支撑，底板开挖面下3m，采用宽度为3m的抽条加固，设计要求为28d无侧限抗压强度不小于1.2MPa。

2.施工工艺介绍

为满足交通需要，在9轴处设置1道封堵墙，基坑分为东西2段，先后采用明挖顺作法施工。

3.变形分析

监测数据表明，在基坑施工整个过程中，地墙的侧向变形速率基本未达到报警条件。地墙侧向变形最大值为73.92mm(标准段)，西端头井地墙最大变形为

49.22mm，东端头井地墙最大变形为50.15mm，地表沉降最大数值为 44.86mm。

(a)由于底板的施工周期长，地墙在这期间会产生较大的变形，占总变形量的40％～75％。比如西区标准段：第5道和第6道支撑为钢管支撑，在第5道钢管支撑完成后到第6道支撑完成的这15d里，产生21.1mm的变形量；第6道钢支撑完成后到底板混凝土浇筑完成的9d期间，产生32.5mm的侧向变形。

(b)合理、优化支撑体系有利于减少基坑变形，并能加快施工速度和节约费用。该车站在9轴线设置封堵墙1道，分东西2个作业区，东作业区先行施工。东作业区标准段支撑设置为6道：第1道为钢筋混凝土支撑，第2、3、4、5、6道为609mm钢管支撑。根据测斜数据，第6道支撑施工的7d期间， 开挖面下约1．5m处发生了21.1mm的侧向变形，底板施工的9d期间，坑底2m左右处发生了32.5mm的侧向变形，累计侧向最大变形达到66.96mm。而相同条件的西作业区标准段，针对东作业区情况，对支撑体系进行了调整：第5道支撑施工15d期间，开挖面下约2m处发生了22.58mm的侧向变形，底板施工的13d期间，开挖面下约2m处发生了14．4mm的侧向变形，累计侧向最大变形为 49．91mm。

三.墙体位移

在基坑开挖的过程中，最大水平位移速率出现在开挖至最终设计标高而底板还没有浇筑完成之前。这是由于此工况，最后一道支撑至坑底之间的墙体基本上处于无支撑的悬臂状态．坑底被动区土体在此工况阶段已经基本处于塑性状态．土体强度降低非常明显。墙体位移完整地反映地墙的变形．也是支护结构安全状况的重要指标。在有支撑作用的情况下．地墙变形最大、最危险的部位不一定在墙顶。而墙体不同深度的水平位移观测可以反映地墙的实际变形，且其测量受外界影响小，数据结果稳定，是基坑开挖观测的重点项目。因此在工程中应将墙顶水平位移与墙体位移的监测结果进行综合分析．测量结果互相校核，可以全面掌握整个基坑的位移状况。

四.基坑监测

1.基坑监测目的

为保证基坑施工安全以及对邻近建筑物、道路和地下管线等的保护，实现信息化施工。须在施工过程中对支护体系内力和变形、基坑周围土体变形、地下水位变化及道路沉降等进行监测。发现问题时及时制定相应对策，确保施工安全。通过对土体、支护结构等的监测，可及时判断和掌握上述工程施工后结构与土体的稳定状态，以及时调整支护设计参数和施工工艺方法。通过对比前一阶段的监测数据与设计值，分析所采取技术措施的可靠性。

2.基坑监测内容

根据本工程基坑的实际情况，各监测点的布设与施工顺序和保护对象必须相对应，对不同施工阶段和作业位置，监测保护的重点也会有所侧重，同时须能

客观全面反映施工过程中周围环境和基坑围护体系的变形：监测项目为： (1)围护墙体测斜(16个测点)； (2)围护墙顶垂直位移监测(16个监测点)； (3)坑外水位监测孔，水位观测孔； (4)支撑轴力监测(49个测点)； (5)立柱隆起监测： (6)坑底隆起监测(布设4个监测孔)。

3．监测结果

车站结构完成后，实测该区间隧道最大沉降量初期为1.7mm，由于隧道埋深较浅，变化幅度小，但蠕变特征明显，沉降呈逐步扩大的趋势。监测数据表明，由北向南分组降水，降水漏斗中心区依次南移，可有效减少降水影响，达到控制沉降变形的目的。

五.结论

1.重视地质勘察工作,特别要重视深基坑开挖所在地的地形、地貌、水文和工程地质特点的查勘。对支护结构的稳定性和安全性易造成威胁的重要地段、重点地层和重要的土质指标要保证其可靠性。对不符合要求的勘察资料,不得进行深基坑支护的设计与施工。

2.监测数据是否能准确、全面地反映工地的安全状况,还取决于监测方案的合理性,建议对每个即将开工的工地的监测方案采取审查制度,这样可以用较低的成本换来较高的显示度。

参考文献：

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