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基坑开挖施工对邻近既有地铁车站影响实测分析

 

张一
(北京市建设工程质量第三检测所有限责任公司,北京 100037
 
摘 要本文结合某邻近地铁车站的建筑深基坑工程的施工和现场监测,研究了基坑开挖施工对邻近既有地铁车站的变形影响, 分析了基坑开挖过程中地铁车站周围土体和车站主体结构及附属结构的位移变化,以了解基坑开挖施工引起的地铁车站主体结构及附属结构的位移变化规律,为今后类似工程施工提供借鉴。
关键词:既有地铁车站,基坑开挖,现场监测,变形分析
近年来,随着地铁工程建设规模越来越大,地铁线路所覆盖的地区也越来越大。越来越多的新建建筑深基坑工程位于既有地铁车站的保护范围内,基坑施工不可避免地影响了地铁车站的受力平衡,出现应力重分布现象,引起地铁车站附加变形。同时,地铁运营线路对结构变形控制极严格,车站区域尤其是出入口变形缝对变形较敏感,其两侧差异沉降过大将导致拉裂、渗漏等,严重影响使用安全。因此,必须重视邻近地铁车站的建筑深基坑施工对地铁车站的影响,以保证地铁车站的安全。
一、工程概况
新建项目是北京市大兴区黄村地铁大兴线枣园站居住及多功能三期项目,位于北京市大兴区枣园路南侧,兴华大街西侧。该项目地下室有三层,地下一层为商业,其余两层为地下车库。新建基坑工程长约117.2m,宽约49.5m,坑深约15.4m,基坑采用钻孔灌注桩+锚索支护以及钢支撑支护方式。
新建基坑邻近既有地铁大兴线枣园站,该车站共设4个出入口,两组风亭。新建基坑与地铁枣园站主体结构之间最小净距为27.8m,与二号风道之间最小净距为6.7m,与四号出入口之间最小净距为1.28m
根据勘察报告查明,整个建筑场地潜水静止水位埋深为30.00m~31.00m 之间,位于基底以下,工程施工中无需降水。
二、既有车站结构变形实测结果分析
1、现场监测方案
地铁结构竖向位移采用精密水准仪进行监测,测点布设为15m等间距布设监测断面,直至两端监测范围里程。测点布设在邻近基坑一侧地铁车站结构侧墙上。如遇沉降缝位置处,在沉降缝两侧加设测点。车站主体共布设结构沉降测点11个,4号出入口共布设结构沉降测点5个,风亭共布设结构沉降测点5个测点。
地铁结构水平位移使用全站仪进行监测,在地铁结构侧墙上布设水平位移测点,测点采用反射棱镜固定在结构侧墙上。结构水平位移测点布设位置及点位与结构沉降测点相同。
监测自邻近地铁车站一侧围护结构施工开始,至地下结构施工完成为止。监测频率为基坑开始施工至地下结构施工完成期间,结合运营特点,监测频率每周不少于4次。
2、地铁车站变形实测结果汇总
现场测试成果为:车站主体结构最大竖向位移为下0.35mm,最大水平位移0.39mm;附属结构出入口最大竖向位移为出入口结构下沉1.96mm,最大水平位移为风亭结构偏向基坑一侧1.49mm,但均小于控制值。
3、地铁车站主体结构变形分析
1)车站主体结构竖向变形分析
地铁车站主体结构竖向位移较小,施工期间均未超出变形控制值,变化趋势为先上浮再下沉最后略有上浮的变化趋势;地铁车站主体结构竖向位移最大发生在基坑施工过程中,而非基坑施工结束时,因此基坑施工中应加强既有车站结构的监控量测。另外由于基坑与车站距离较大,且车站结构整体刚度较大,最终基坑开挖对既有地铁车站产生的影响较小。
2)车站主体结构横向变形分析
地铁车站主体结构横向位移施工期间均未超出变形控制值,方向为偏向基坑开挖侧,最大横向位移为0.39mm,测点ZHX5ZHX6ZHX7横向位移较小,说明二号风道结构的存在对基坑邻近一侧的土体应力重分布产生了一定影响。
4、地铁车站附属结构变形分析
1)车站附属结构竖向变形分析
地铁车站附属结构沉降在施工期间均未超出变形控制值,但其沉降远大于车站主体结构沉降,最大竖向位移为出入口结构DSX2测点,最大位移量为下沉1.96mm;风亭结构由于其基底埋设较深,竖向位移明显小于出入口结构竖向位移。
2)地铁车站附属结构横向变形分析
地铁车站出入口结构最大横向位移测点为DHX2,偏向基坑开挖侧1.19mm,未超出变形控制值,DHX3DH4测点横向位移较小,说明基坑支护中预应力支撑体系可有效限制了既有出入口结构的横向位移。
地铁车站风亭结构最大横向位移测点为FHX4,偏向基坑开挖侧1.49mm,未超出变形控制值,可见临近风亭处的双排桩支护体系增大了围护结构刚度,有效控制基坑围护结构变形,从而限制风亭结构水平位移。
根据对实测结果的分析可以看出,采用排桩+预应力内支撑方式是控制深基坑围护结构变形的强力措施,在不具备架设支撑的情况下,采用双排桩的支护方式同样也能增加围护结构的支护刚度,从而减小邻近既有地铁车站及附属结构的变形。本工程车站主体结构及附属结构的竖向位移、水平位移、差异变形等数值均较小,验证了本基坑工程设计、施工方案的合理性。地铁车站主体结构竖向位移变化趋势为先上浮再下沉最后上浮的变化趋势;地铁车站主体结构竖向位移最大发生在基坑施工过程中,而非基坑施工结束时,表现出开挖卸载作用和结构加载作用对结构和周围土体位移场的动态叠加抵消作用,基坑施工中应加强既有车站结构的监控量测。基坑开挖施工结束后,距离基坑较近的地铁车站风亭及出入口结构变形量比较大,既有车站主体结构的变形量相对较小,建议今后类似工程可增加邻近车站附属结构一侧围护结构支护刚度。
 
 
 
 
 
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