探究基坑黄土地区地铁站基坑开挖监测与分析

论文导读：表沉降1mm1、开挖及主体施工，1次/2～3天；2、主体封顶，1次/1月。测量“规范”～的要求及设计要求。2围护桩桩顶水平位移、沉降1mm3围护结构变形1mm4支撑轴力监测≤1/100（F.S）5地下水位监测1cm6周边管线沉降1mm摘自：毕业论文工作总结www.7ctime.com

三、监测点布设示意图基坑监测项目共5项，详

摘 要：黄土地区地铁站建设由于周围环境复杂，基坑开挖对土层产生扰动，并引起围护结构的变形，有可能造成基坑失稳。以黄土地区地铁站基坑开挖为例、讨论了基坑开挖监测方案，分析了现场监测结果，并指导现场施工开挖，确保了围护结构本身及周围环境的安全。
关键词：黄土、地铁、基坑监测、围护结构
一、前言

1.1车站概况

该站站址位于道路绿化带内，车站总长度约226m，标准段宽19.5m，深度13.46m，采用桩径Φ800，桩长21.0米的护坡桩，护坡桩上架设三道钢支撑进行支撑，各道钢支撑所处位置的不同所受支撑轴力也不尽相同。该站为明挖岛式的车站，结构形式为单柱双跨地下二层岛式车站。该站共设4个出入口通道、2组风亭等附属工程。

1.2地质情况

该站地貌单元属皂河二级阶地，地形总体东高西低。地表一般分布有厚度不等的杂填土、素填土、新黄土（湿陷）、新黄土（饱和）、古土壤、中砂、粉土、粗砂、粉质粘土、粉土、细砂等等。该基坑开挖深度处在相对稳定的古土壤层。本次勘察期间场地内地下潜水位埋深6.70～8.80m之间，地下水年变化幅度在

2.0m左右。

图1地质结构与基坑开挖示意图
Fig 1 Sketch of geological structure and foundation pit excation

二、监测目的及要求

2.1监测目的

随着基坑降水及基坑开挖等施工的进行，破坏了施工影响区域内土体的力学平衡，必然会对道路、管线、建（构）筑物等周边环境产生一定的影响甚至破坏，如产生裂缝、错位、沉陷、倾斜和坍塌等，因此对于地铁站基坑监测十分必要也是必须的，地铁站的基坑监测不仅要监测车站工程自身，同时也要考虑到周边环境的安全和稳定。

2.2监测要求

根据相关测量“规范” ～[3]及设计要求各监测项目的监测精度及监测周期需满足如下要求。
监测项目及要求 表1
序号监测项目监测最小精度监测频率标准来源
1周边地表沉降1mm

1、开挖及主体施工，1次/2～3天；

2、主体封顶，1次/1月。测量“规范” ～[3]的要求及设计要求。

2围护桩桩顶水平位移、沉降1mm
3围护结构变形1mm
4支撑轴力监测≤1/100（F.S）
5地下水位监测1cm
6周边管线沉降1mm
摘自：毕业论文工作总结www.7ctime.com

三、监测点布设示意图

基坑监测项目共5项，详见“表1”前5项；周边管线沉降监测。
图2 车站基坑及周边管线监测点布设示意图
Fig 2 The sketch about foundation pits in the station and monitoring points for the surrounding buildings

四、监测成果分析

4.1周边地表沉降分析

根据设计图上监测点布设要求，该车站布设30个地表沉降监测断面，共计90个监测点，监测点间距为：第一排距基坑边线5米，第二排距第一排10米，第三篇距第二排15米，超过2倍的基坑深度，满足《工程测量规范》要求，沉降监测曲线如下：
图3 地铁站基坑断面沉降曲线图
Fig 3 The graph section settlemrnt of foundation pits of subway station
图4 地铁站地表沉降曲线图
Fig 4 The graph about surface subsidence of foundation pits in subway station
通过统计基坑地表监测数据，南侧第一排平均沉降量为-5.64mm、第二排平均沉降量为-2.37mm、第三排平均沉降量为-0.27mm；北侧侧第一排平均沉降量为-7.27mm、第二排平均沉降量为-4.83mm、第三排平均沉降量为-

1.51mm。从上述沉降曲线分析：

1、在基坑南北两侧对称的位置上选择5个断面，每断面布设6个监测点，各断面监测点沉降量如“地铁站基坑断面沉降曲线图”所示，离基坑边线越近，沉降量越大；
2、从临近基坑边线的监测点中选择其中一个监测点来分析，其沉降量如“地铁站地表沉降曲线图”，基坑在降水及开挖期间沉降量较大，开挖完成并架设好钢支撑后沉降趋于稳定。
4.2论文导读：”型。位置详见监测点布设示意图。图9地铁站南北两侧建筑物沉降曲线图Fig9Thegraphaboutbuildingssubsidencewhichislocatedinthenorthandsouthofsubwaystation从基坑南北两侧9上一页123下一页
围护桩桩顶水平位移、沉降
按设计图上监测点布设要求，该车站布设18个围护桩桩顶水平位移及沉降监测点（水平位移及沉降监测点采用共点的布设形式），在长方向上左右两侧各布设8个，间距约28米；短方向上各布设一个。
图5 地铁站基坑水平位移曲线图
Fig 5 The graph about horizontal displacement of foundation pits in subway station
图6 地铁站基坑桩顶沉降曲线图
Fig 6 The graph about pile subsidence of foundation pits in subway station
上述曲线图可以看出，所有监测点均不同程度的向基坑内偏移，其中北侧最大位移点AP1，其位移量为-6.40mm，平均位移量为-4.17mm、南侧最大位移点BP6，其位移量为6.80mm，平均位移量为4.67mm。说明钢支撑取到了控制基坑边线向基坑内位移，从而避免基坑塌陷。 北侧最大沉降点AP4，其沉降量为-6.32mm，平均沉降量为-4.57mm、南侧最大沉降点BP0，其沉降量为-6.35mm，平均沉降量为-

5.04mm。

4.3围护结构变形

该车站布设18个围护结构变形监测点，位置与围护桩桩顶水平位移、沉降位置相同。监测结果表明：围护结构变形最大位置均在围护桩中部，原因是上部围护桩桩顶有连续的冠梁，而围护桩下部深埋基坑底，该基坑围护结构变形最大位移量约5.00mm（向基坑内），位移量在设计允许范围内。围护结构变形大小用于判定基坑侧面不同深度位移量大小。

4.4支撑轴力监测

按设计图上监测点布设要求，布设位置详见监测点布设示意图。该车站布设16个围护结构变形监测点，每个监测点均分别布设在钢支撑第一、二、三道上。支撑轴力与围护结构变形相互作用，如围护结构发生变形，支撑轴力也随之发生变化。由于在整个监测期内围护结构变形相对稳定，该基坑钢支撑轴力也相对稳定，详见图7“钢支撑施工图”。
图7 钢支撑施工图
Fig 7 Construction drawing of steel structure

4.5地下水位监测

按设计图上监测点布设要求，在车站四周布设6个水位监测点，位置详见监测点布设示意图。在基坑开挖前，施工单位已将水位降至基坑底面2米以下，在整个监测区间，水位基本处于稳定状态，其变化量不足10cm。水位的相对稳定对于整个基坑的稳定具有非常重要的作用。

4.6周边管线测量

在基坑东侧，距离基坑边线约5米的范围有一条自来水管线，管线埋深在约1米，按设计图上监测点布设要求，采用人工挖孔的方法挖至管线壁上，沉降观测点直接布设在管线上，然后用粗砂回填。位置详见监测点布设示意图。
图8 地铁站管线沉降曲线图
Fig 8 The graph about pipelines subsidence of foundation pits in subway station
随着基坑开挖的不断进行，基坑东侧的自来水管线也随之沉降，沉降时间与周边地表沉降相同步，其平均沉降量为-9.76mm，造成上述原因是自来水管线在埋设过程中回填土未充分夯实，在基坑开挖过程中经过再次扰动造成沉降量较基坑周边地表沉降量略大。

4.7建（筑）物沉降

在基坑南北两侧50米范围内现有建筑物9栋。其中高层4栋（桩基础）、多层2栋、民房3栋，监测点布设高度距离地面约0.5米，采用Φ18圆钢制作成“L”型。位置详见监测点布设示意图。
图9地铁站南北两侧建筑物沉降曲线图
Fig 9 The graph about buildings subsidence which is located in the north and south of subway station
从基坑南北两侧9论文导读：
栋建筑物中，选出典型的高层桩基础形式和多层条形基础形式各一栋，从两种不同基础形式沉降曲线看出：高层桩基础形式的建筑物沉降量较小，而多层条形基础形式沉降量较大，造成上述情况是因为桩基础基础埋深较大，基坑开挖对其造成的影响较小。
五、结论
1、黄土地区地铁站深基坑采用护坡桩加钢支撑结构形式，对工程本身及周围建（构）筑物影响较小；
2、从基坑周边地表沉降监测曲线来看，其影响范围在30米左右，也即是基坑深度2.5倍以内；基坑在开挖过程中以及在降水初期对周边地表影响较大，在钢支撑架设后及降水达到稳定水位后，沉降趋于稳定；
3、关于周边建筑物沉降情况，在基坑周边50米内建筑物，多层条形基础的建筑物沉降量较大，高层桩基础的沉降量较小；

4、周边管线沉降情况，其沉降量与地表沉降量同步且略大于周边地表沉降量。

参考文献
秦长利.城市轨道交通工程测量规范（GB50308-2008）【S】.摘自：写论文www.7ctime.com
北京：中国建筑工业出版社，2008
孙觉民.《工程测量规范》（GB50026-2007）【S】.北京：中国计划出版社，2007
[3.《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2007）【S】北京：中国建筑工业出版社，2007
[4]陈生东、简文彬 复杂环境下基坑开挖监测与分析【J】.岩土力学，1000-7598-（2006）增刊-1188-04