地铁明挖车站监测方法及变形规律分析

地铁明挖车站监测方法及变形规律分析

胡耀红

武汉科岛地理信息工程有限公司 湖北 武汉 430081

摘要：明挖法是目前最常用的地铁施工方法之一，在施工过程中会不可避免地引起地表沉降。本文根据实测资料,论述了监测方案，分析了明挖法施工过程中围护结构及周边环境规律。为今后类似地铁施工提供了一定参考。

关键词：明挖法；监测方法；变形规律

1引言

明挖法地铁施工过程，会不可避免的造成基坑自身结构和周边环境的变形，若变形过大会影响基坑稳定性，对周边道路、建筑物、管线造成破坏，甚至会威胁人的生命安全，研究地铁建设引起自身结构及周边环境变形的问题具有重要的现实意义。地铁开挖造成地表沉降的问题国内外学者都做了大量工作。主要的研究方法有经验公式法、理论解析法、数值分析法、随机介质理论法、模型试验法^[1，2，3]。

本文以北京地区七号线广渠门外站地铁施工过程的监测方法及监测数据为依据，对监测方法进行了论述，对监测数据进行了分析总结，得出了在类似地质条件下明挖法施工过程中的变形规律。

2工程概况

广渠门外站位于广渠门外大街北侧和广和里中路的十字路口，主体结构位于广渠门外大街道路下方偏北，车站为双层岛式地下二层车站，结构形式为双柱三跨，车站主体长度309.5米，宽20.9米，总高14.51米，基坑深度约为18.3m ~ 19.6m，车站覆土厚度约3.5m～3.9m。广渠门外站周边重要的地面建筑众多，东北象限：已建成富力城 L形高层，临广渠门外大街一侧为14层距离主体基坑27m，拐入广和里中路一侧为12层；东南象限:马圈长途汽车站，汽车站院内南侧为一、二层低矮平房、东侧为一栋三层遗留施工用房；西南象限有：远洋得惠开发用地；其北侧为一高档住宅区距离主体基坑35m。广渠门外站地下管线众多，车站主体北侧DN600雨水管距围护桩约0.7m，管顶埋深约1.6m；车站主体南侧DN1100雨水管距围护桩约0.85m，埋深约0.6m。

3监测方法

3.1监测范围

建（构）筑物监测范围取隧道结构边缘两侧各1.5H（H为基坑深度或隧道埋深）范围；地下管线对隧道下穿及基坑周边的污水、雨水、上水、燃气、热力等管线或管涵进行沉降监测，监测范围取隧道结构边缘两侧和基坑周边各1.0H范围；道路及地表沉降监测范围取隧道结构边缘两侧和基坑周边各1.0H范围；桩顶水平位移、桩体水平位移、支撑轴力监测范围为车站主体明挖基坑。

3.2监测项目

根据北京地铁7号线广渠门外站第三方监测方案设计文件，施工图设计文件，结合我单位的现场踏勘，确定广渠门外站的监测项目为：（1）道路及地表沉降；（2）地下管线沉降；（3）建筑物沉降；（4）桩顶水平位移；（5）桩体变形；（6）支撑轴力。

3.3控制值

4变形规律分析

4.1监

L

L

L

L

广渠门外站现场共布设监测点300个，其中道路及地表沉降测点64个，建筑物沉降测点7个，地下管线沉降测点143个，桩顶水平位移测点32个，桩体变形测点18个，支撑轴力测点36个。

沉降监测点一般累计沉降0～-30mm，平均累计沉降值为-10.55mm，最大累计沉降值为-63.35mm，是位于2号风道上方的地表沉降监测点DB-10-04；桩顶水平位移监测点一般累计位移3～5mm，平均累计位移3.69mm，最大累计位移为7mm，是位于基坑北侧中段偏东的ZQS-22测点；支撑轴力监测点一般累计变化值50~200KN，平均变化值为114.3KN，最大变化值为265KN，是位于基坑中段偏东的ZL-08-01测点；桩体水平位移测点最大变形量20.51mm，是位于基坑西段南侧的ZQT-05测点，最大变点位于该桩体中部偏上部位。

4.2监测预警情况

广渠门外站共有59个监测预警测点，其中监测黄色预警9个，橙色监测预警50个，预警率19.7%，统计见下表。

广渠门外站监测预警统计表

4.3典型断面及测点分析

（1）车站主测断面沉降断面图

广渠门外站共设主测断面3个，分别位于基坑西侧、中部和东侧，3个主测断面的沉降曲线分别如图4.3-1、4.3-2、4.3-3。

图4.3-1 车站西段明挖基坑主测断面1沉降断面图

图4.3-2 车站中段明挖基坑主测断面2沉降断面图

图4.3-3 车站东段明挖基坑主测断面3沉降断面图

从图上图可以看出：

（1）基坑南北两侧沉降规律基本一致。靠近基坑处沉降略小，随着远离基坑沉降逐渐增大，之后又随着距离基坑距离增大而逐渐减小，呈“U”字形或“V”字形规律，最大沉降点距离基坑约10米。

（2）主测断面1、2受基坑北侧附属结构施工影响，基坑北侧沉降量略大于基坑南侧沉降量，主测断面3受附属结构施工影响较弱，基坑南北两侧沉降量基本一致。

（3）车站主体结构沉降典型测点分析

①基坑北侧东段YGXC-02-24测点

测点YGXC-02-24位于基坑第12区段与13区段（车站区段划分见附件1）之间的基坑北侧，广渠门外站基坑于2012年7月19日开挖，2012年12月14日至2013年1月20日开挖12、13断面，期间最大累计沉降-17.26mm。之后沉降速率有所减缓，直至2013年3月3日车站明挖基坑主体开挖完成后趋于稳定，最大沉降量-27.29mm。2013年8月11日左右测点西侧2号风道开挖，之后再略有沉降，达到-31.54mm，目前该点沉降趋于稳定。时程曲线如图4.3-4。

图4.3-4 测点YGXC-02-24沉降时程曲线图

（4）基坑北侧西段RGXC-01-05测点

测点RGXC-01-05位于基坑西段第5施工段北侧，2012年9月10日至2012年10月6期间开挖第5段，期间两次沉降，钢支撑的施工使得沉降又有所回升。随着基坑开挖沉降有所增加，最大沉降值-6.86mm，之后趋于稳定。时程曲线如图4.3-5。

图4.3-5测点RGXC-01-05沉降时程曲线图

（5）车站主体结构桩体水平位移典型测点分析

测点ZQT-05位于基坑第3区段，距离车站西端头约58m处。广渠门外站基坑于2012年7月19日开挖，2012年8月22日至2012年9月10日第3段开挖。开挖前后基坑桩体水平位移变化较为明显，随着其余工段开挖位移继续增加，直至2012年9月16日左右达到最大值，之后则又有所减小，到2012年10月11日前后基本达到稳定。该测点深层水平位移变化见图4.3-6。

图4.3-6 广渠门外站桩体水平位移测点ZQT-05位移变化图

（6）车站主体结构钢支撑轴力典型测点分析

测点ZL-04-01位于基坑第3区段，距离车站西端头约58m处，广渠门外站基坑于2012年7月19日开挖，2012年8月22日开挖至该断面，8月24日开挖至5m，最大值为349.72KN，8月31日左右开挖至12m，轴力有所回升，直至9月10日第3段开挖完毕，之后轴力迅速增大，一周之后趋于稳定。该测点时程曲线如图4.3-7。

图4.3-7 广渠门外站钢支撑轴力测点ZL-08-01时程曲线图

5总结及建议

5.1 总结

（1）广渠门外站自开挖至二次衬砌完成，车站自身结构变形已基本稳定，车站周边监测点沉降值于-0.00~-63.35mm之间，平均沉降值为-10.55mm，且沉降均已基本稳定。

（2）广渠门外站明挖基坑南北两侧沉降规律基本一致。靠近基坑处沉降略小，随着远离基坑沉降逐渐增大，之后又随着距离基坑距离增大而逐渐减小，呈“U”字形或“V”字形规律，最大沉降点距离基坑约10米。

（3）车站施工对周边建筑物无明显影响。

5.2 建议

（1）根据明挖基坑两侧“U”字形或“V”字形沉降规律，对沉降较大区域加密测点、提高监测频率，沉降较小区域减少测点、降低监测频率，以便更有效的利用监测资源。

（2）各类风险源的监测控制标准应根据风险源调查评估情况具体确定，使监测预警更加科学合理。

参考文献：

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