導(dǎo)語：地層地鐵深基坑變形速率與風(fēng)險(xiǎn)控制研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：如何通過基坑變形速率監(jiān)測(cè)控制復(fù)雜環(huán)境下承壓水地層基坑的沉降變形是工程施工的難題。本文基于杭州地鐵9號(hào)線一期土建施工某地鐵車站，開展了承壓水地層地鐵基坑施工風(fēng)險(xiǎn)、承壓水地層地鐵深基坑變形速率監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)研究。研究表明，承壓水地層地鐵基坑施工風(fēng)險(xiǎn)，主要包括自身風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，水位變化速率呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢(shì)，墻頂沉降變化速率總體呈現(xiàn)出緩慢減小趨勢(shì)，最大值小于0.15mm/d，對(duì)杭州地鐵復(fù)雜環(huán)境下承壓水地層類似工程施工具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：地鐵基坑；承壓水地層；復(fù)雜環(huán)境；變形速率；風(fēng)險(xiǎn)控制

一、引言

由于目前基坑工程的設(shè)計(jì)計(jì)算理論仍不完善，基坑工程施工監(jiān)測(cè)已成為實(shí)現(xiàn)施工信息化及保障工程及周邊環(huán)境安全的一項(xiàng)重要兜底性工作?；庸こ痰淖冃晤A(yù)警是基坑施工監(jiān)測(cè)過程中重要的安全保障手段，變形預(yù)警不僅是監(jiān)控監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)變形量，還要監(jiān)控其變形速率。變形速率反映監(jiān)測(cè)對(duì)象發(fā)展變化的快慢，當(dāng)變形速率過大時(shí)，往往是工程事故發(fā)生的暗示。國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞著地鐵車站基坑施工風(fēng)險(xiǎn)與監(jiān)測(cè)控制進(jìn)行了大量的研究工作，如王雙龍等[1]研究了基于變形速率的深基坑工程監(jiān)測(cè)精度，李紀(jì)成等[2]研究了杭州地鐵深基坑開挖監(jiān)測(cè)，張蓓等[3]則基于南通地鐵1號(hào)線一期工程，開展了軟土層基坑降水模型試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)降水引發(fā)的基坑地表沉降隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)距基坑支護(hù)樁距離的增大而減少，Zou等[4]對(duì)城市高密集區(qū)地鐵施工和運(yùn)營(yíng)引起的地面長(zhǎng)期沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警進(jìn)行了系統(tǒng)研究。變形貫穿于施工的全過程，但是，各類變形也可通過合理的設(shè)計(jì)、有效的施工措施、基于“時(shí)空效應(yīng)”理論的信息反饋技術(shù)等法進(jìn)行有效控制，將變形控制在允許的程度。目前的研究缺乏針對(duì)杭州地鐵臨近錢塘江的復(fù)雜環(huán)境承壓水地層車站基坑的各類監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)和系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析。綜上所述，本文以杭州地鐵9號(hào)線一期土建施工某基坑開挖為背景，對(duì)開挖過程所引起的地表沉降、坑外地下水位變化以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形及周邊土體水平位移等的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，可為杭州地鐵類似工程施工提供重要的參考。

二、工程概況

本項(xiàng)目地處浙江省杭州市江干區(qū)，為杭州地鐵9號(hào)線一期土建施工地鐵車站，站臺(tái)起止里程為DK22+098.520~DK22+319.977。主體基坑沿規(guī)劃錢江東路總長(zhǎng)221.423m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為21.3m，盾構(gòu)井段寬度為25.4m。主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖深度約17.16m，盾構(gòu)井段基坑開挖深度18.436m。本車站范圍內(nèi)存在承壓水，采用地下連續(xù)墻隔斷承壓水方式。其周邊環(huán)境見圖1。

三、承壓水地層地鐵基坑施工風(fēng)險(xiǎn)分析

該站北側(cè)是引水河、御道家園，東西是原有航海路，南側(cè)是錢塘江，東南側(cè)是某培訓(xùn)中心。車站距離浙贛鐵路橋梁樁基礎(chǔ)、高鐵橋梁樁基約為100m，車站西北側(cè)緊鄰引水河（見圖2），主體結(jié)構(gòu)距離引水河河道藍(lán)線約14.3m，附屬結(jié)構(gòu)距離引水河河道藍(lán)線最近處約0.62m；車站北側(cè)為御道家園小區(qū)距離車站基坑最小距離為58m；車站西側(cè)端頭緊鄰御道橋，主體結(jié)構(gòu)距橋承臺(tái)20.3m，附屬結(jié)構(gòu)距橋承臺(tái)約為8.5m；西北側(cè)為御道家園小區(qū)，車站主體結(jié)構(gòu)距離小區(qū)地下車庫結(jié)構(gòu)最近處約53m；車站東南側(cè)為綠地。車站東南側(cè)現(xiàn)狀綠地規(guī)劃主要以商業(yè)、商務(wù)、城市軌道交通用地為主，鐵路某培訓(xùn)中心采用淺基礎(chǔ)，5層建筑，距離車站主體最小距離為49m。（1）自身風(fēng)險(xiǎn)，包括：車站總長(zhǎng)221.423m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為21.3m，盾構(gòu)井段寬度為25.4m。主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖深度17.16m，盾構(gòu)井段基坑開挖深度18.436m；基坑開挖范圍內(nèi)主要為素填土、雜填土、粉砂性土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)土；需進(jìn)行坑內(nèi)潛水疏干降水，承壓水需隔斷或降壓，基坑開挖時(shí)易出現(xiàn)突涌、漏水、變形過大等風(fēng)險(xiǎn)。（2）環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：車站東南側(cè)鐵路某培訓(xùn)中心采用淺基礎(chǔ)，南側(cè)通道距外側(cè)圍墻距離為16.7m，基坑施工可能引起建筑物不均勻沉降及水平位移；市政管線多，埋深0.9~1.3m，臨時(shí)遷改至車站西北側(cè)與基坑最小距離6.5m，10KV強(qiáng)電電纜，鋼管埋深0.5m，臨時(shí)遷改至車站南側(cè)與基坑最小距離26m，DN300給水管，埋深1m，臨時(shí)遷改至車站西側(cè)與基坑最小距離13m，DN200污水管，埋深2m，臨時(shí)遷改至車站西南側(cè)與基坑最小距離18m，DN300雨水管，埋深0.9m，臨時(shí)遷改至車站西南側(cè)與基坑最小距離13m。車站西北側(cè)緊鄰引水河，河道寬度約為20m，與基坑方向平行，主體結(jié)構(gòu)距離引水河河道藍(lán)線約14.3m。

四、承壓水地層地鐵深基坑變形速率研究

1．基坑沉降基準(zhǔn)點(diǎn)控制網(wǎng)設(shè)置在主體基坑周圍布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，控制網(wǎng)分兩級(jí)布點(diǎn)，一級(jí)為業(yè)主提供的車站附近的深埋基準(zhǔn)點(diǎn)（S39-19、S39-20），二級(jí)為沿車站周圍每隔一定距離布設(shè)一個(gè)工作基點(diǎn)，共布設(shè)5個(gè)工作基點(diǎn)，分別為BM1～BM5。工作基點(diǎn)距基坑的距離在3倍基坑開挖深度以外。工作基點(diǎn)埋設(shè)要綜合考慮各種影響因素，埋設(shè)在地面沉降影響范圍外的穩(wěn)定區(qū)域，基點(diǎn)要牢固可靠，具體埋法如圖3。選用精密水準(zhǔn)儀及配套銦鋼尺，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)變形監(jiān)測(cè)沉降控制網(wǎng)實(shí)施觀測(cè)。監(jiān)測(cè)實(shí)施前必須進(jìn)行聯(lián)測(cè)，并在實(shí)施后每個(gè)月進(jìn)行聯(lián)測(cè)一次，聯(lián)測(cè)后進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算，以檢查水準(zhǔn)基點(diǎn)的穩(wěn)定性，基準(zhǔn)點(diǎn)高程中誤差控制在≤±0.5mm。2．監(jiān)測(cè)報(bào)警值設(shè)置（1）報(bào)警值（控制指標(biāo)）是監(jiān)測(cè)工作中為確保監(jiān)測(cè)對(duì)象安全而預(yù)先設(shè)定的預(yù)估最大值。在工程的監(jiān)測(cè)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)量測(cè)數(shù)據(jù)超過報(bào)警值的80%時(shí)，監(jiān)測(cè)部門必須要在報(bào)表中醒目提示，予以報(bào)警。（2）報(bào)警值的確定應(yīng)遵循的原則：1）在工程正式施工開始之前，由建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、監(jiān)測(cè)等相關(guān)部門共同商定監(jiān)測(cè)報(bào)警值，并同時(shí)列入監(jiān)測(cè)方案。2）每個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)由累積允許變化值和變化速率兩部分來控制預(yù)警值。3）監(jiān)測(cè)預(yù)警值的確定應(yīng)滿足現(xiàn)行的行業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)、施工法規(guī)、規(guī)范和規(guī)程的要求。4）若某一監(jiān)測(cè)項(xiàng)目尚無明確規(guī)定的預(yù)警值，可借鑒國(guó)內(nèi)外相似工程的監(jiān)測(cè)資料，以此來確定該項(xiàng)目預(yù)警值。5）監(jiān)測(cè)預(yù)警值的確定應(yīng)具有工程施工可行性，在保證安全施工的前提下，還綜合考慮提高施工工效和減少施工成本等方面因素。6）在監(jiān)測(cè)工作實(shí)施過程中，當(dāng)監(jiān)測(cè)值超過預(yù)警值時(shí)，除了及時(shí)報(bào)警之外，還應(yīng)及時(shí)與有關(guān)部門溝通，進(jìn)行研究分析和動(dòng)態(tài)控制，必要時(shí)可調(diào)整所設(shè)定的預(yù)警值。（3）根據(jù)基坑工程監(jiān)測(cè)規(guī)范，對(duì)于基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)報(bào)警值的規(guī)定以及施工圖設(shè)計(jì)文件中給定的報(bào)警值，結(jié)合杭州地區(qū)基坑工程經(jīng)驗(yàn)本工程結(jié)構(gòu)基坑各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的控制值。3．承壓水地層地鐵深基坑變形速率分析承壓水地層地鐵深基坑變形速率見圖4和圖5。由圖4可知，水位變化值隨著編號(hào)的增大總體呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢(shì)，最大值小于10m，最小值小于-5m，結(jié)果顯示水位變化總體趨于穩(wěn)定。由圖5可知，隨著編號(hào)的增大，墻頂沉降變化速率總體呈現(xiàn)出緩慢減小趨勢(shì)，最大值小于0.15mm/d，最小值均未超過-0.10mm/d，表明墻頂沉降總體趨于穩(wěn)定。

五、承壓水地層地鐵深基坑沉降控制技術(shù)

對(duì)于自身風(fēng)險(xiǎn)采取相應(yīng)控制技術(shù)，針對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)設(shè)置，墻頂沉降及水平位移監(jiān)測(cè)25測(cè)點(diǎn)，墻體深層水平位移監(jiān)測(cè)25孔，土體深層水平位移監(jiān)測(cè)26孔，支撐軸力監(jiān)測(cè)21組*5層，立柱樁隆沉監(jiān)測(cè)8測(cè)點(diǎn)；沿基坑周邊布設(shè)25組沉降監(jiān)測(cè)斷面，共111點(diǎn)；沿基坑周邊布設(shè)坑外水位監(jiān)測(cè)孔25個(gè)，2個(gè)承壓水位監(jiān)測(cè)孔。對(duì)于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)控制技術(shù)，對(duì)于車站東南側(cè)鐵路某培訓(xùn)中心采用淺基礎(chǔ)，南側(cè)通道距外側(cè)圍墻距離為16.7m，基坑施工過程中可能會(huì)引起周圍地表建筑物不均勻沉降及水平位移，采取措施是設(shè)置6個(gè)豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)建筑物變形情況，結(jié)合開展裂縫監(jiān)測(cè)。對(duì)于改遷管線現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，采用抱箍方式布設(shè)直接監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。對(duì)于未改遷管線，監(jiān)測(cè)點(diǎn)盡量采用檢修井、氣閥等管線附屬設(shè)施設(shè)置，或破除路面硬殼層設(shè)置間接監(jiān)測(cè)點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)管線的巡視巡查工作，管線共計(jì)43點(diǎn)。對(duì)于車站西北側(cè)緊鄰引水河，河道寬度為20m，與基坑方向平行，主體結(jié)構(gòu)距離引水河河道藍(lán)線約14.3m。采取措施：沿河道方向20m間距布設(shè)12個(gè)河坎監(jiān)測(cè)點(diǎn)。對(duì)于車站西側(cè)端頭緊鄰御道橋，主體結(jié)構(gòu)距橋承臺(tái)20.3m，附屬結(jié)構(gòu)距橋承臺(tái)約為8.5m。采取措施：設(shè)置2個(gè)豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

六、結(jié)論

（1）承壓水地層地鐵基坑施工風(fēng)險(xiǎn)，主要包括自身風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。自身風(fēng)險(xiǎn)包括基坑開挖深度、基坑開挖范圍內(nèi)主要地層、疏干降水情況、承壓水隔斷施工情況等；環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)包括周邊建筑物位置、大直徑燃?xì)夤?、給水管和鄰近的河流情況。（2）承壓水地層地鐵深基坑變形速率研究認(rèn)為，水位變化速率呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢(shì)，墻頂沉降變化速率總體呈現(xiàn)出緩慢減小趨勢(shì)，最大值小于0.15mm/d，承壓水地層地鐵深基坑沉降控制技術(shù)主要是對(duì)自身風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的控制。

作者：胡炎輝 單位：杭州市地鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司