導(dǎo)語：地層地鐵深基坑變形速率與風(fēng)險控制研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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、承壓水地層地鐵深基坑變形速率監(jiān)測和控制技術(shù)研究。研究表明，承壓水地層地鐵基坑施工風(fēng)險，主要包括自身風(fēng)險和環(huán)境風(fēng)險，水位變化速率呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢，墻頂沉降變化速率總體呈現(xiàn)出緩慢減小趨勢，最大值小于0.15mm/d，對杭州地鐵復(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)險控制

一、引言

由于目前基坑工程的設(shè)計計算理論仍不完善，基坑工程施工監(jiān)測已成為實現(xiàn)施工信息化及保障工程及周邊環(huán)境安全的一項重要兜底性工作。基坑工程的變形預(yù)警是基坑施工監(jiān)測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)測點的累計變形量，還要監(jiān)控其變形速率。變形速率反映監(jiān)測對象發(fā)展變化的快慢，當(dāng)變形速率過大時，往往是工程事故發(fā)生的暗示。國內(nèi)外學(xué)者圍繞著地鐵車站基坑施工風(fēng)險與監(jiān)測控制進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)測精度，李紀(jì)成等[2]研究了杭州地鐵深基坑開挖監(jiān)測，張蓓等[3]則基于南通地鐵1號線一期工程，開展了軟土層基坑降水模型試驗研究，發(fā)現(xiàn)降水引發(fā)的基坑地表沉降隨著監(jiān)測點距基坑支護樁距離的增大而減少，Zou等[4]對城市高密集區(qū)地鐵施工和運營引起的地面長期沉降監(jiān)測預(yù)警進行了系統(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、有效的施工措施、基于“時空效應(yīng)”理論的信息反饋技術(shù)等法進行有效控制，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)測預(yù)警技術(shù)和系統(tǒng)的風(fēng)險分析。綜上所述，本文以杭州地鐵9號線一期土建施工某基坑開挖為背景，對開挖過程所引起的地表沉降、坑外地下水位變化以及圍護結(jié)構(gòu)變形及周邊土體水平位移等的現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行了分析，可為杭州地鐵類似工程施工提供重要的參考。

二、工程概況

本項目地處浙江省杭州市江干區(qū)，為杭州地鐵9號線一期土建施工地鐵車站，站臺起止里程為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)距離引水河河道藍線約14.3m，附屬結(jié)構(gòu)距離引水河河道藍線最近處約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20.3m，附屬結(jié)構(gòu)距橋承臺約為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，包括：車站總長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；需進行坑內(nèi)潛水疏干降水，承壓水需隔斷或降壓，基坑開挖時易出現(xiàn)突涌、漏水、變形過大等風(fēng)險。（2）環(huán)境風(fēng)險：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，臨時遷改至車站西北側(cè)與基坑最小距離6.5m，10KV強電電纜，鋼管埋深0.5m，臨時遷改至車站南側(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)點控制網(wǎng)設(shè)置在主體基坑周圍布設(shè)沉降監(jiān)測控制網(wǎng)，控制網(wǎng)分兩級布點，一級為業(yè)主提供的車站附近的深埋基準(zhǔn)點（S39-19、S39-20），二級為沿車站周圍每隔一定距離布設(shè)一個工作基點，共布設(shè)5個工作基點，分別為BM1～BM5。工作基點距基坑的距離在3倍基坑開挖深度以外。工作基點埋設(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，按國家標(biāo)準(zhǔn)對變形監(jiān)測沉降控制網(wǎng)實施觀測。監(jiān)測實施前必須進行聯(lián)測，并在實施后每個月進行聯(lián)測一次，聯(lián)測后進行嚴(yán)密平差計算，以檢查水準(zhǔn)基點的穩(wěn)定性，基準(zhǔn)點高程中誤差控制在≤±0.5mm。2．監(jiān)測報警值設(shè)置（1）報警值（控制指標(biāo)）是監(jiān)測工作中為確保監(jiān)測對象安全而預(yù)先設(shè)定的預(yù)估最大值。在工程的監(jiān)測過程中，一旦發(fā)現(xiàn)量測數(shù)據(jù)超過報警值的80%時，監(jiān)測部門必須要在報表中醒目提示，予以報警。（2）報警值的確定應(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、監(jiān)理、施工、監(jiān)測等相關(guān)部門共同商定監(jiān)測報警值，并同時列入監(jiān)測方案。2）每個監(jiān)測項目應(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)測預(yù)警值的確定應(yīng)滿足現(xiàn)行的行業(yè)相關(guān)設(shè)計、施工法規(guī)、規(guī)范和規(guī)程的要求。4）若某一監(jiān)測項目尚無明確規(guī)定的預(yù)警值，可借鑒國內(nèi)外相似工程的監(jiān)測資料，以此來確定該項目預(yù)警值。5）監(jiān)測預(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)測工作實施過程中，當(dāng)監(jiān)測值超過預(yù)警值時，除了及時報警之外，還應(yīng)及時與有關(guān)部門溝通，進行研究分析和動態(tài)控制，必要時可調(diào)整所設(shè)定的預(yù)警值。（3）根據(jù)基坑工程監(jiān)測規(guī)范，對于基坑監(jiān)測項報警值的規(guī)定以及施工圖設(shè)計文件中給定的報警值，結(jié)合杭州地區(qū)基坑工程經(jīng)驗本工程結(jié)構(gòu)基坑各監(jiān)測項目的控制值。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的增大總體呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢，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，隨著編號的增大，墻頂沉降變化速率總體呈現(xiàn)出緩慢減小趨勢，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)

對于自身風(fēng)險采取相應(yīng)控制技術(shù)，針對圍護結(jié)構(gòu)監(jiān)測設(shè)置，墻頂沉降及水平位移監(jiān)測25測點，墻體深層水平位移監(jiān)測25孔，土體深層水平位移監(jiān)測26孔，支撐軸力監(jiān)測21組*5層，立柱樁隆沉監(jiān)測8測點；沿基坑周邊布設(shè)25組沉降監(jiān)測斷面，共111點；沿基坑周邊布設(shè)坑外水位監(jiān)測孔25個，2個承壓水位監(jiān)測孔。對于環(huán)境風(fēng)險監(jiān)測控制技術(shù)，對于車站東南側(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個豎向位移監(jiān)測點，監(jiān)測建筑物變形情況，結(jié)合開展裂縫監(jiān)測。對于改遷管線現(xiàn)場跟蹤，采用抱箍方式布設(shè)直接監(jiān)測點位。對于未改遷管線，監(jiān)測點盡量采用檢修井、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)測點，加強對管線的巡視巡查工作，管線共計43點。對于車站西北側(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)距離引水河河道藍線約14.3m。采取措施：沿河道方向20m間距布設(shè)12個河坎監(jiān)測點。對于車站西側(cè)端頭緊鄰御道橋，主體結(jié)構(gòu)距橋承臺20.3m，附屬結(jié)構(gòu)距橋承臺約為8.5m。采取措施：設(shè)置2個豎向位移監(jiān)測點。

六、結(jié)論

（1）承壓水地層地鐵基坑施工風(fēng)險，主要包括自身風(fēng)險和環(huán)境風(fēng)險。自身風(fēng)險包括基坑開挖深度、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)險包括周邊建筑物位置、大直徑燃氣管、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為，水位變化速率呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢，墻頂沉降變化速率總體呈現(xiàn)出緩慢減小趨勢，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)主要是對自身風(fēng)險和環(huán)境風(fēng)險的控制。

作者：胡炎輝 單位：杭州市地鐵集團有限責(zé)任公司