李向群 李培豪 侯學(xué)飛

(吉林建筑大學(xué) 測(cè)繪與勘查工程學(xué)院,長(zhǎng)春 130118)

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市交通事業(yè)的迅速發(fā)展,很多城市地鐵建設(shè)正在如火如荼地進(jìn)行,基坑工程也越來(lái)越多,而基坑開(kāi)挖時(shí)的地表沉降控制,一直是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題[1].本文結(jié)合長(zhǎng)春地鐵3號(hào)線東廣場(chǎng)站明挖基坑的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)明挖法開(kāi)挖基坑時(shí)周邊地表沉降的因素進(jìn)行了分析.

1 工程概況

(1) 長(zhǎng)春地鐵3號(hào)線東廣場(chǎng)站是長(zhǎng)春城市快速軌道交通輕軌3號(hào)線一期工程延伸線第3座車站,車站位于長(zhǎng)白路與亞泰大街交匯處,為3號(hào)線一期工程延伸線的一般車站,車站跨路口設(shè)置,呈東西走向.本站為10.5m站臺(tái)島式車站,地勢(shì)由西向東逐步降低,主體東端為明挖結(jié)構(gòu).主體明挖段為雙跨三層平頂直墻框架結(jié)構(gòu),最小覆土2.7m,結(jié)構(gòu)凈寬19.55m,凈高19.63m,采用6導(dǎo)洞PBA法施工.

①雜填土. 褐色-褐黑色,稍濕,稍密.主要有碎磚、碎石和粘性土等建筑垃圾組成,上部為瀝青路面,分布整個(gè)場(chǎng)地表層,厚度變化較大,土層厚度1.80m～4.10m,平均厚度2.28m.

②1粉質(zhì)黏土.黃褐色,可塑(液性指數(shù)平均值為0.50),中等壓縮性,干強(qiáng)度中等,韌性中等.該層為弱含水層,富水性差.土層厚度1.90m～3.50m,平均厚度為2.43m,分布于場(chǎng)地上部.

②2粉質(zhì)黏土. 黃褐色,可塑偏軟(液性指數(shù)平均值為0.69),中等壓縮性,干強(qiáng)度中等,韌性中等.該層為弱含水層,富水性差.土層厚度1.50m～3.00m,平均厚度為2.25m,分布于場(chǎng)地中上部.

②3粉質(zhì)黏土. 黃褐色,硬塑(液性指數(shù)平均值為0.13),中等壓縮性,干強(qiáng)度中等,韌性中等.該層為弱含水層,富水性差,水量極其貧乏.土層厚度2.00m～7.90m,平均厚度為4.88m,分布于場(chǎng)地中部.

②4黏土. 黃褐色,硬塑(液性指數(shù)平均值為0.04),局部堅(jiān)硬,中等壓縮性,干強(qiáng)度中等,韌性中等.該層為弱含水層,富水性差,水量極其貧乏.土層厚度4.00m～11.80m,平均厚度為8.14m,分布于場(chǎng)地下部.

②5粗砂. 黃褐色,灰色,密實(shí)(標(biāo)貫擊數(shù)平均值為33.6),部分地段為中密狀,飽和.主要有長(zhǎng)石、石英和少量巖屑組成,分選性一般,含少量粉質(zhì)黏土.該層為主要含水層,含水量較大.土層厚度1.00m～3.40m,平均厚度為1.99m,分布于場(chǎng)地下部.

③泥巖. 紫紅色,局部淺灰色,中風(fēng)化層狀構(gòu)造(標(biāo)貫擊數(shù)平均值為230.6,天然單軸抗壓強(qiáng)度為1.25MPa),主要有黏土礦物組成,原巖結(jié)構(gòu)少部分破壞,巖芯呈長(zhǎng)柱狀,錘擊聲脆,最大揭露厚度22.00m,分布于場(chǎng)地底部.

2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

選取2016年12月東廣場(chǎng)站地表沉降現(xiàn)場(chǎng)9個(gè)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為依據(jù)進(jìn)行分析,具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.

幼兒對(duì)集體生活的適應(yīng)性與幼兒園的硬件設(shè)施、環(huán)境創(chuàng)設(shè)有關(guān)。優(yōu)美的環(huán)境、安全的娛樂(lè)設(shè)施，使幼兒置身于溫馨、舒適、趣味的環(huán)境中，樂(lè)不思蜀。師資力量的合理搭配使幼兒與教師及時(shí)建立起感情依戀關(guān)系，這些都會(huì)影響到集體生活對(duì)幼兒的吸引力。

表1 2016年長(zhǎng)春地鐵3號(hào)線東廣場(chǎng)站監(jiān)測(cè)結(jié)果Table 1 Monitoring results of Dongchang railway station on Changchun metro line

續(xù)表1

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1 基坑周邊地表沉降與距離的關(guān)系

表2統(tǒng)計(jì)了2016年12月5日、15日和25日12個(gè)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)得到的累計(jì)沉降量，以及各個(gè)測(cè)點(diǎn)距離明挖基坑中心線的長(zhǎng)度(已知明挖基坑深度為19.63m,記為H,通過(guò)計(jì)算,各個(gè)測(cè)點(diǎn)到基坑中心線的距離可以依次近似為H/5,2H/5,H/2,4H/5,H,6H/5)，以這12個(gè)測(cè)點(diǎn)到明挖基坑中心直線距離為X軸,以某一日期的測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地表累計(jì)沉降量為Y軸,畫(huà)出散點(diǎn)圖,紅色為測(cè)點(diǎn)1SJ-DB-09累計(jì)沉降量,藍(lán)色為測(cè)點(diǎn)1SJ-DB-07累計(jì)沉降量(見(jiàn)圖1～圖3).

表2 各測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量統(tǒng)計(jì)Table 2 Thecumulative settlement of the measured table

由于測(cè)點(diǎn)設(shè)置順序是按照先遠(yuǎn)端后近端進(jìn)行布置和基坑開(kāi)挖前期在場(chǎng)地端頭堆載過(guò)大量土體和鋼支撐的原因,所以造成了在實(shí)測(cè)過(guò)程中距離基坑中心線近的測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量會(huì)相應(yīng)地比距離遠(yuǎn)的測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量小,但并不影響對(duì)地表累計(jì)沉降量規(guī)律的研究.

所以從圖1、圖2和圖3來(lái)看,累計(jì)沉降量的分布主要可以分為:

(1) 急劇變化部分. 首先當(dāng)測(cè)點(diǎn)距離基坑中心線的距離不大于10.19m時(shí),即小于等于H/2時(shí),表現(xiàn)的比較明顯,累計(jì)沉降量有明顯的上升趨勢(shì).

(2) 緩慢變化部分. 當(dāng)測(cè)點(diǎn)距離基坑中心線的距離在10.19m～20.19m,即H/2～H范圍內(nèi)開(kāi)始從峰值進(jìn)行緩慢的衰減.

(3) 基本穩(wěn)定部分. 當(dāng)測(cè)點(diǎn)距離大于20.19m時(shí),即大于基坑深度H時(shí)，慢慢趨于平穩(wěn).

3.2 基坑周邊地表沉降與土質(zhì)條件的關(guān)系

地質(zhì)條件的優(yōu)劣也是影響基坑周邊地表沉降的一個(gè)很重要的因素,通常地鐵工程大多修建在城市中心地帶,已有建筑物較多且擁擠,人口流動(dòng)量較大,施工場(chǎng)地相對(duì)狹小,施工條件差,而且由于地下管線和交通設(shè)施的存在,很難對(duì)土質(zhì)進(jìn)行改良,所以地質(zhì)條件在一定程度上對(duì)周邊地表沉降影響會(huì)很大[2].東廣場(chǎng)站主體結(jié)構(gòu)所處地層地質(zhì)自上而下多為雜填土、粉質(zhì)黏土、黏土、粗砂和部分泥巖,選取部分距基坑距離相同測(cè)點(diǎn)的12月31日實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以便分析不同土層組合對(duì)地表沉降的影響,見(jiàn)表3.

表3 各測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量及土層信息Table 3 Accumulated settlement of each measuring point and soil information table

從表3中可以明顯看出，不同土層組合的測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的累計(jì)沉降數(shù)據(jù)有明顯差別.一般情況下,不同類型的土質(zhì)密實(shí)程度是有差異的,雜填土的土質(zhì)較為松散,其余的土層相對(duì)密實(shí).相對(duì)密實(shí)的土質(zhì),其抵抗變形的能力也相應(yīng)較強(qiáng),受外力擾動(dòng)的影響比較小[3].比較松散的土質(zhì),抵抗變形的能力較差,很容易受到外力的擾動(dòng),即使很小的外力也可能會(huì)導(dǎo)致較大的沉降變形.

4 結(jié)論與建議

由以上的數(shù)據(jù)分析,可以準(zhǔn)確地得出明挖基坑周邊地表沉降因素主要有兩種,分別是距基坑的距離和土質(zhì)條件.

(1) 距基坑的距離是對(duì)周邊地表沉降影響較大的因素,在基坑開(kāi)挖的過(guò)程中,周邊地表的沉降會(huì)隨距離基坑距離的增大,出現(xiàn)先急劇增大后緩慢減小的趨勢(shì),隨著距離的增加，沉降量的變化越來(lái)越小,最后趨于平穩(wěn).

(2) 基坑開(kāi)挖對(duì)地表沉降有明顯影響，范圍基本是從基坑邊緣到距離基坑中線一倍的基坑深度的范圍內(nèi),同時(shí)最大的地表沉降大致在距基坑中線距離為基坑深度一半的位置處.

(3) 土質(zhì)條件也是影響基坑周邊地表沉降的一個(gè)重要因素,因?yàn)橥馏w具有差異性和多樣性,土體結(jié)構(gòu)越密實(shí),其抵抗變形的能力也就越強(qiáng),沉降也就越?。煌馏w結(jié)構(gòu)越松散,抵抗變形的能力越弱,沉降相應(yīng)的就會(huì)越大.

(4) 影響基坑周邊地表沉降的因素還有很多,基坑降水也是一個(gè)不可忽視的因素.在地下水較多的城市中心,開(kāi)挖基坑時(shí)都會(huì)受到地下水的影響.基坑降水一方面可以使基坑周圍的土體有效應(yīng)力增加,另一方面由于水頭差的存在會(huì)使土體產(chǎn)生滲流動(dòng)水壓力,這兩種因素都可以影響地表的沉降[4].所以針對(duì)這方面因素的分析將會(huì)是今后研究的重要方向.

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 劉國(guó)彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2009.

[2] 李永靖,王春華,孫琦,邢洋.地鐵深基坑開(kāi)挖對(duì)周圍地表沉降的影響[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017(4):387-390.

[3] 趙延林.基坑開(kāi)挖對(duì)周邊建筑物及地表沉降影響的研究[D].北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2005.

[4] 施成華,彭立敏.基坑開(kāi)挖及降水引起的地表沉降預(yù)測(cè)[J].土木工程學(xué)報(bào),2006(5):117-121.