深基坑支护地表沉降数据分析

深基坑支护地表沉降数据分析

刘海涛

陕西省铁路集团有限公司陕西西安710054

摘要：随着社会经济的不断发展，对土地的需求日益增加，城市建设用地日益紧缺，加强城市地下空间开发利用，促进土地集约节约。文章以某城市轨道交通地下两层车站明挖深基坑为例，套管咬合桩支护下的地表沉降实测值与理论计算值对比分析，可为同类设计与地表监测参考借鉴。

关键词：深基坑监测地表沉降

地表沉降是在自然条件或人为因素影响下，由于地壳表层土体压缩沉陷而导致区域性地面标高降低的地质现象，在城市建设中是一种严重安全隐患。深基坑施工过程中地表沉降监测反映了施工对周围地表的影响及变化情况，计算沉降理论值指导现场施工，监测沉降数据反馈验证设计，综合分析地表沉降、地下水位、支撑轴力、桩顶位移等指导深基坑施工。

1.工程概况

该地铁车站位于丁字路口南侧，城市主干道绿化场地内，绿化移栽完毕后场地条件简单。车站为13m地下二层岛式车站，沿该主干道东西向路侧设置，与远期5号线预留通道换乘。站台中心里程处底板埋深约16.526m，车站基坑长288.0m，基坑标准段宽21.7m，最宽处为26.7m，基坑深16.321m～18.093m,车站顶板覆土约3.0m。

2.深基坑设计

基坑开挖范围土层分别为1-1杂填土层、2-6-3粉砂层、2-3-3黏土层、5-3-4粘土层、11-2-3中风化石灰岩层。地下水类型分别为潜水和承压水，潜水水位埋深0.3～4.2m，承压水水头埋深7.0m，抗浮设防水位按地表以下0.5m考虑，车站底板位于5-3-4粘土层。

围护结构采用?1000@800套管咬合桩+内支撑结构形式，共采用3道内支撑进行支护，其中第一道支撑采用矩形钢筋混凝土支撑，宽700mm、高900mm，间距9m，第二、三道支撑采用直径609mm、壁厚16mm的钢支撑，间距3.0m，沿车站宽度方向设置临时格构柱，以减小支撑计算长度，防止钢支撑整体失稳。

3.地表沉降计算

车站施工围挡内南侧为主要施工场区，北侧紧邻城市主干道的人行道。围护计算按直径1000mm间距1600mm钻孔灌注桩进行计算，采用水下C35混凝土进行灌注，且不考虑C20素桩作用，地表沉降监测点平面布置详见图1。

1）计算参数

基坑设计深16.48m，插入8.32m，其中桩底插入中风化石灰岩约1.1m，桩长24.8m，地面超载按20.0kPa考虑，地下水位埋深0.50m，中风化石灰岩为承压含水层，坑外承压水水位7.0m。采用《国家行业标准—建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)》进行设计计算，根据地勘剖面，该断面存在4.4m厚的2-6-3粉土，土层参数详见表1。

表1土层参数

2）计算结果

地表沉降计算方法采用同济抛物线法，计算结果详见图2。

4.理论计算值与实测值对比分析

图1地表沉降监测平面布置图

图2地表沉降计算结果

根据施工现场监测点布置，该断面基坑南侧施工区域地表沉降观测点编号为DBC-34-01、DBC-34-02、DBC-34-03、DBC-34-04。基坑北侧施工围挡外地表沉降观测点编号为DBC-04-01、DBC-04-02、DBC-04-03、DBC-04-04。基坑外边缘垂直距离1m、4m、9m、17m设置地表沉降监测点。

第三道钢支撑架设时间为2017年1月31日，中板混凝土浇筑时间为2017年3月27日，选择2017年4月3日中板浇筑7天后监测数据与理论地表沉降进行对比分析，DBC-34和DBC-04理论值与实际监测值对比如表2。

（上接第25页）

表2地表沉降理论值与实际监测值对比（单位：mm）

监测点DBC-34-01位于基坑南侧，为主要施工场区，距离基坑冠梁外边沿为1m，无规律施工重载车辆、堆载较多，故实际监测值大于理论计算值；DBC-04-01位于基坑北侧，靠近非机动车绿化带，基本无较大堆载以及重型车辆行驶，故实际监测值小于理论计算值。

监测点DBC-34-02和DBC-04-02，距离基坑冠梁外边沿为4m，主要受南侧施工活荷载影响，北侧城市主干道活荷载影响，理论值与实际监测值相差1mm左右，与设计按20Kpa活荷载考虑相符。

监测点DBC-34-03和DBC-04-03该断面两监测点位于受施工荷载影响较小区域，现场仅为行人活载及部分钢支撑堆载，实际活载小于20Kpa设计活载，故实际监测值小于理论计算值。

监测点DBC-34-04该处离临时弃土场较近，弃土场离该监测点约8m，临时堆土高约2～3m，地表沉降受临时堆土荷载影响较大，故实际监测值大于理论计算值；DBC-04-04位于城市主干道机动车道，受道路车辆活载影响较大，故实际监测值大于理论计算值。

由图2及现场监测数据表2可知，理论地表沉降最大范围在离基坑4～10m的区域范围，但实测地表沉降最大值在距离基坑4m左右范围，而9m左右范围内地表沉降较小，分析原因主要是因为重载车辆集中运行区域在距离基坑2～5m范围内，故该区域地表沉降较大。

5.结语

通过该横断面两组地表沉降分析，地表沉降受现场施工环境的不确定因素影响较大，唯有DBC-34-02和DBC-04-02两个监测点实测数据接近理论计算值。理论计算沉降较大区域在0.25H～0.6H之间（H为基坑开挖深度），现场监测沉降较大范围则出现在重载车辆主要运行区域，约0.2H～0.5H之间（H为基坑开挖深度）。随着我国城市轨道交通、城市综合管廊以及地下空间开发的迅速发展，深基坑地表监测建议做好施工车辆运行区域监测点的保护，控制该区域内施工车辆的载重，以确保基坑及周边建（构）筑物安全。