地铁站工程基坑盖挖施工测量及沉降数据分析

上海坤福岩土工程有限公司上海 200124

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摘要：目前，对于地铁站工程的基坑而言，盖挖法是较为常用的施工方法，由于其具有施工成本低、施工速度快等优点，被广泛使用于地铁车站施工中;然而对于施工过程中的相关测量及沉降数据分析，部分施工企业却没有进行重点关注。为此，本文以杭州地铁10号线一期工程施工总承包土建一工区汽车北站地铁站为探讨案例，结合具体的地铁站工程基坑盖挖工程，对其中的施工测量方法及沉降数据分析进行了综合性论述，结果表明：在地铁站基坑施工过程中，对于相关测量及沉降数据加以分析，可以明显提升工程质量水平。

关键词：地铁车站;盖挖法;施工测量;沉降数据分析

引言

现阶段，随着我国经济水平的快速发展，城市交通系统中建立了较多的地铁车站，极大地方便了人们的出行需求;但由于地铁车站地理位置的特殊性，在进行地铁车站修建工程时，需要全面考虑各方因素，降低人员流动、车流量及周围环境对工程的影响。采用盖挖法进行施工，可以有效地降低上述因素带来的影响，实现省时、省力、节约成本的目标。文章以杭州地铁10号线一期工程施工总承包土建一工区汽车北站地铁站为实例，对此工程中的基坑盖挖施工法进行介绍，同时阐明了施工测量方式，并对具体的监测数据进行分析。

1 工程概况

1.1 主体结构

杭州地铁10号线一期工程施工总承包土建一工区汽车北站地铁站，位于莫干山路与花园岗街交叉口，主体车站沿莫干山路南北向布置，为地下两层岛式车站。此站的车站区间分界里程右线DK7+290.698～DK7+815.148、左线DK7+290.698～DK7+815.148，站台中心里程为DK7+728.318。车站主体结构为地下二层、双柱三跨箱形框架结构。车站主体结构外包526.05m，总宽23.3m（有效站台中心处），有效站台宽度12.6m，标准段总高12.34m，有效站台中心处顶板覆土约3m;此站主体结构标准段基坑开挖深度约17.465m，盾构井段基坑开挖深度约19.102m。

1.2 围护结构

1.2.1 连续墙+内支撑

车站主体围护结构采用800mm/1000mm厚地下连续墙+内支撑。车站施工围护阶段，砼支撑的钢筋应力计安装是尤为重要的。在混凝土支撑轴力布设时，每组要4只钢筋应力计，焊接在砼支撑的4个面，焊接在每一面的主筋上，处于每个主筋的三分之一处。传感器埋设完成后，将传感器上的电线顺着钢筋用扎带绑扎在每个主筋上，在出混凝面支撑面采用土工布对电缆保护，同时焊接一根钢筋，用于悬挂电缆，待混凝土具备一定强度后，在其上面使用好色油漆形成醒目标识。对每根电缆贴上设计编号标签，用封箱带包裹，防止雨水侵蚀形成破坏，而砼支撑在土方开挖时起到了重要的支撑作用。

1.2.2 明挖顺作法

对周围的施工环境进行分析，该工程采用盖挖法，进行明挖顺作，结构采用全外包防水，侧墙为复合墙型式。汽车北站地铁站由于长度较长，所以采用分段开挖方式，鉴于其要穿越主干道，如果采用明挖逆作法，则有可能会影响到当地交通的日常运行，并且工程量也较大，不利于工程进度的推进^[2]。经工程部商讨之后，决定采用明挖顺作方式，开展此次工程的基坑挖掘工作，工程部决定将施工时间安排在晚间，并提前向有关单位提交申请，待正式批准之后，准备好相关施工工具，待到晚间车辆减少之后进行相关的施工作业。

2 地铁站基坑盖挖施工测量方法

2.1 地面控制测量

2.1.1 平面控制测量

在该工程中，水平角观测1″级的仪器采用全圆法观测4个测回。场地内采用闭合导线控制测量，导线边长采用往返观测各2个测回，边长每测回读数4次。相邻点之间的垂直角小于±30°，视线离障碍物的距离不小于1.5m。遇到长、短边需要调焦时，采用盘左长边调焦、盘右长边不调焦，盘右短边调焦、盘左短边不调焦的观测顺序观测。当水平角观测采用左、右角观测方法时，左右角平均值之和与360°的较差小于4″。水平角观测半测回归零差≤6″，一测回内2c较差≤9″，同一方向值各测回较差≤6″。

2.1.2 高程控制测量

在地铁基坑施工过程中，对于施工测量及沉降数据而言，首先要进行高程控制测量，在具体的测量工作中，相关工作人员通过使用电子水准仪，对一些必要的数据进行观测^[1]。在使用电子水准仪时，要注意应先将参数输入，并将观测模式设置为自动模式，才能够得到符合实际情况的数据，保证施工测量及沉降数据的可靠性。

2.2 盖板开挖施工测量

对于盖板开挖施工测量工作，其施工测量要求主要包括以下五个方面：一是要对基坑开挖的深度进行监测，并且要注意当其深度到达顶板底面10cm处时，要利用人工对标高进行清理;二是注意挖掘的尺寸，要遵照顶板尺寸进行盖板挖掘，并且在开挖沟槽时，要先进行测量操作，根据相关的尺寸设置砌砖胎模;三是在施工测量时，要选取20mm厚的木工板，将其放置于垫层及砖胎模面上;四是由于地表监测点布设比较困难，因此在地面深层沉降监测点布设时，要穿透路面结构硬壳层，沉降标杆采用25mm螺纹钢标杆，螺纹钢标杆深入原状土60cm以上，确保盖板开挖工作能够顺利进行，避免因主干道上车辆来往频繁，无法实施转孔作业;五是通过使用锥形桶，隔离出安全地带，并且要求全部施工人员穿戴反光背心，做好安全措施，保证施工安全，在每完成一阶段的施工后，要注意将道路打扫干净，将全部施工工具带离施工现场，不要出现遗漏现象^[3]。另外，地表监测点布设完成后，要按照监测方案要求的监测频率进行监测。

2.3 基坑围护施工测量

在基坑围护施工测量过程中，车站的主体施工工序主要包括三个方面：一是底板施工;二是顶板施工;三是车站其他结构物施工。

2.3.1 底板及边墙施工

底板梁钢筋绑好后，及时放样底板钢筋预埋件位置，预埋件中心线位移允许误差±10mm。盖挖顶板下边墙（预留50cm）实测数据与底板边墙内边线按照设计外放30mm理论数据计算边墙垂直度，边墙垂直度控制在≤2‰以内。如果计算边墙垂直度>2‰时，调整底板边墙位置（不能侵结构边线）或清理盖板顶板边墙混凝土。

2.3.2 钢筋混凝土柱施工

此道工序要在浇筑底板之后进行，具体施工方法如下：首先，确定立柱的相关尺寸，并利用钢尺进行多次校核，目的是将尺寸误差控制在7mm之内，以保证施工的质量;然后确定立柱模板的位置，并将立柱模板进行固定，要保证其垂直度不大于1.5‰，使钢筋混凝土柱更加稳固。

2.3.3 顶板施工

在安装顶板之前，要先安置顶板模板，可以应用全站仪测量安装模板的高程，并且在具体的安装过程中，要不断地调整模板的位置，保证预留30mm的沉落量，从而适应顶板高程，达到地铁车站净空的需求。在进行明挖顶板高程工作时，要设置调坡段，长度为6m。

3 沉降监测数据分析

3.1 沉降原因分析

在实际工程中，发生的沉降现象主要分以两种，一种是地表产生的沉降，另一种是立柱产生的沉降^[5]。地表沉降在地铁深基坑盖挖工程中最为常见，其原因是随着基坑深度增加，周围一定范围内的土壤结构受到影响，严重时甚至会导致相关的管线产生形变，给建筑物带来安全隐患;而且由于土壤压力的变化，地表的沉降趋势会越发明显。

立柱的沉降变化呈现先增长后缩小的走向。开始挖掘基坑之前，临时盖板自身的重量乃至汽车载荷施力造成立柱顶部出现沉降，在其平稳之后，伴随基坑挖掘的进行，其内部的土体卸载会造成底部土体隆起，进而导致立柱朝上出现位移，引发顶部沉降值降低。

3.2 监测控制值

对于此次地铁基坑工程而言，盖挖施工测量及沉降数据分析的重点工作分为以下3个方面：一是要对基坑周围的管线进行监控与相关测量;三是对支护结构进行监测，明确其周围地下水位的变化，掌握支护结构的变形情况;三是对基坑支护结构的防水性能进行监测，监测粉土层的渗水程度，有效降低墙体变形、过度沉降等现象的发生。表1为该工程各个基坑监测项目控制值。

3.3 地表沉降

所谓地表沉降，指的是在开展地铁深基坑盖挖工程时，随着挖掘工作的深入，对周围土壤产生的影响。沉降数据越大，表示周围土壤受到的影响就越大，而且在正常情况下，地表沉降不仅会对其周围土壤造成影响，也会使得周围管线及建筑物的稳定性遭到破坏。在此工程中，地表沉降的主要原因是挖掘工作的进行改变了土壤结构，对围护桩产生挤压作用，基坑产生形变及位移，地表就会发生沉降。因此，需要对地表沉降进行监测。

相关人员对地表沉降现象进行了全方位的监测，虽然随着基坑挖掘深度的增加，但由于采取了相应的防护措施，有效控制了沉降现象，各监测点位沉降值保持在可控的范围内。地表沉降的形状为凹槽形，产生此现象的原因主要有两个：一是由于采用明挖顺作法，随着盖板土的倒入，对沉降现象产生了一定的抑制作用;二是由于周边环境的影响，产生隆起现象，桩柱发生位移。

3.4 基坑围护桩侧移

在地铁基坑盖挖施工过程中，基坑围护桩可能会发生侧移现象，这在一定程度上反映了基坑围护工程质量，表明了其结构是否稳定。因此，若要对地铁基坑挖掘工作的质量进行评价，基坑围护桩侧移可作为重要指标^[4]。一般情况下，地铁基坑的围护桩之所以会产生形变，主要原因是由于基坑内土体卸载，使基坑内外土壤的压力产生变化，一旦基坑外部产生了较大的土壤压力，就会使围护桩发生侧移现象，并且侧移现象表现为两种形式，一种是呈前倾形式，另一种是呈弓形式。在此工程中，由于采取了有效的支护结构，基坑围护桩侧移主要表现为弓形式，对各点位的桩体变形曲线进行监测，结果显示明挖侧与盖挖侧数据较为接近，并且其挖掘深度也相差无几;但各点位桩体变形曲线存在着一些差异，对于桩体变形曲线而言，盖挖侧表现为“弓形”，相比于明挖侧桩体，其位移会更大，经过分析，由于采取了盖梁板的加固方式，使得两侧围护桩体产生位移，并且方向均是朝向基坑外侧。

4 结论

综上所述，通过相关数据分析，可得出以下四点结论：一是采用盖挖法，进行明挖顺作，能够对各方面的沉降数据进行有效控制，使基坑施工稳定进行;二是明确了开挖时间对围护桩桩身变形的影响，即随着开挖时间延长，围护桩桩身位移越大;三是确定了地表沉降与基坑工程挖掘深度的关系，即基坑深度增加，地表沉降随之增加，并且其形状为凹槽形;四是立柱沉降会受到上部盖板作用力的影响而上升，当上升位移大于沉降值时，立柱沉降则会呈现隆起状态。

参考文献：

[1] 宋恒志.地铁车站深基坑半盖挖施工测量及数据分析[J].国防交通工程与技术， 2022， 20（1）：5.

[2] 王艳冬.地铁盾构区间施工沉降控制思路分析[J].河南建材， 2022（1）：2.

[3] 杨洋，王瑞.控制狭小空间地铁工后沉降监测技术的研究[J].建筑技术研究， 2022， 5（1）：15-17.

[4] 胡石权.地铁车站工程中的明挖法和局部盖挖法的应用比较分析[J].低碳世界， 2020， 10（3）：2.

[5] 潘传虎，田春玲.盖挖法在浅埋地铁车站施工中的应用[J].冶金丛刊， 2020， 005（005）：63-64.

作者简介：白贺新1995-10，男，籍贯：吉林省大安市，汉族，全日制专科，研究方向：基坑监测

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