姚晓明 刘玉勇 汪 涛

(中铁西南科学研究院有限公司，四川 成都 611731)

膨胀岩土地层的地铁基坑施工监测技术

姚晓明 刘玉勇 汪 涛

(中铁西南科学研究院有限公司，四川 成都 611731)

以成都地铁2号线东延线龙泉车站基坑施工为例，针对工程的地质情况，对工程施工中的截排水措施进行了探讨，研究了膨胀土地层信息化施工监测技术的目的和监测项目，并对监测数据作了分析，得出了相关的结论。

膨胀岩土，地铁基坑，信息化施工，监测

0 引言

膨胀岩土在我国的分布十分广泛，它具有特定的结构和特殊的工程性质，对工程建设有特殊危害。膨胀土主要由一定数量的强亲水性矿物(主要有蒙脱石、伊利石和高岭土)组成，常处于非饱和状态下，对大气环境和水位因素十分敏感。在天然状态下，膨胀土的强度较高，呈坚硬状，当遇水时，则迅速大量吸水，处于软化状态，强度变低，当失水后，收缩甚至形成裂缝，具有很强的往复胀缩性。因此在膨胀岩土进行地铁车站基坑施工必须采取相应的施工措施，尤其是加强现场施工中的排水，对开挖后暴露的围岩，采取早封闭，各道工序紧密衔接，连续施工的方法，尽量减少基坑内水对膨胀岩的影响，同时加强施工监测，通过监测的结果综合反映围岩动态，对围岩和支护情况作出正确评价，及时对膨胀岩基坑进行监测预警，采取相关处理措施，进行信息化施工，确保基坑的安全。

本文以成都地铁2号线东延线龙泉车站基坑施工为例，通过对基坑信息化施工和采取施工安全措施，总结了相关的技术经验，供相关类似工程参考。

1 工程概况

1.1 车站概况

龙泉站位于拟建的龙工北路和规划十字路口偏北，呈东西走向。为地下两层10.5 m岛式站台车站；有效站台中心里程DK51+697.000，有效站台长120 m，车站结构外缘起讫里程为DK51+628.600～DK52+078.600，全长450.00 m。车站中心里程结构顶板埋深2.605 m，结构底板埋深约15.535 m，车站主体结构总高12.930 m。车站标准段外包宽度为19.2 m，盾构井段外包宽度为24.0 m。

车站采用明挖顺作法施工，基坑围护结构采用钻孔灌注桩(盾构孔范围采用人工挖孔玻璃纤维筋桩)，基坑内设钢管支撑，车站主体为现浇钢筋混凝土箱形框架结构，结构外设置外包防水层。

1.2 地质情况

本场地地处川西平原岷江Ⅲ级阶地，根据地勘资料，场地内的地表水为排洪沟渠里的水和低洼处积水，排洪沟渠走向与车站走向基本平行，排洪渠位于车站主体结构之南；低洼处积水主要分布在里程DK51+871～DK51+960之间。低洼处积水主要是由于弃土堆填后，雨水无法排走，进而形成积水塘，水质污浊，底部含少量淤泥。

2 施工中截排水措施

施工中的重难点除了本身工程外，就是对膨胀岩土的处理。根据本工程进度计划安排，车站基坑开挖时段在4月份～9月份，正值雨季。本工程地层均为膨胀性土(岩)，具有遇水软化、膨胀、崩解，失水开裂、收缩的特点。因此在基坑开挖时基坑截排水施工是基坑开挖施工的重点。

根据地勘资料，车站与明挖区间范围内位于不透水或弱透水的粘土层和粉质粘土、粉土层中，主要为弱透水层，中等透水层极薄，基坑采用降水井降水无法达到降水效果，同时，根据总体进度计划安排，车站基坑时段主要在4月份～9月份，已进入雨季，基坑内外作好截排水系统是基坑施工的关键。因此，在基坑开挖过程及完成后，主要采用基坑内明排措施，并作好以下施工措施：

1)场地地面硬化封闭，作好基坑外截、排水系统；2)随基坑开挖，分层进行桩间网喷施工，及时封闭基坑面；3)随基坑开挖，适时作好坑内的排水系统，并及时抽排至基坑外，避免坑内集水，影响开挖过程基坑安全；4)基坑开挖至设计标高后，根据车站结构坡度要求，作好坑底排水系统，并及早作好基坑底素混凝土垫层施工，避免坑底暴露时间过长。

3 信息化施工

3.1 监测技术

1)监测目的。a.使甲方能完全客观真实地了解工程安全状态和质量程度，掌握工程各主体部分的关键性安全和质量指标；b.根据监测成果按照预警体系发出预警信息，及时将潜在的险情通报给各参建单位，使其积极采取对策；c.通过监测，掌握施工对围岩及既有建(构)筑物的影响程度，用以修改设计参数，达到信息化设计目的；d.通过积累数据，丰富设计人员和专家对类似工程的经验，以利专家解决工程中所遇到的难题。

2)监测项目及控制值(见表1)。现场配备的仪器设备精度满足规范要求，所有进场仪器设备均具有合格的检定证书，定期进行监测仪器设备的保养、维护，保证所有的仪器设备处于良好的工作状态。

表1 监测项目及控制值

3.2 数据分析

1)截至2012年10月18日，现场开挖和支护情况分别如图1～图4所示。

2)截至2012年10月18日，与开挖对应的桩顶收敛和支撑轴力监测数据曲线见图5，图6。

3)截至2012年10月18日，基坑施工与监测数据曲线对比分析情况如下：

a.龙泉站基坑桩顶水平收敛S5，S6，S7，S11，S12累计值分别达77.6 mm，49.5 mm，22.7 mm，29.0 mm，25.6 mm，大部分超过控制值，并有继续发展的趋势(曲线“抬头”)；b.对应的桩体水平位移CX7最大值也已达40.28 mm(-1 m深度)；c.对应的支撑轴力ZL1-5，ZL1-8轴力分别达455.76 kN，723.82 kN，均已超预警值(408.8 kN)或设计值(584 kN)；d.S5与ZL1-5，CX7，S11与ZL1-8均在同一个测试断面。轴力与位移变化值均较大，能够相互印证轴力、位移变化值超预警值、控制值或设计值情况;e.由于目前西端S5(ZL1-5)附近开挖达11 m左右而只架设了第1层支撑，第2层支撑未跟进；S6，S7均在7号预留通道两侧(处于基坑结构受力最不利段)，而该段第1层支撑迟迟未架设；S11(ZL1-8)附近开挖达11 m左右而只架设了第1层支撑，第2层支撑未跟进；S12测点附近基坑开挖已见底，2层，3层支撑架设不及时。

4)超挖及支撑架设现象严重滞后等原因造成上述该几项测值超预警值(和控制值)。根据目前基坑开挖支护状态分析，该几点位移、轴力还有继续增加趋势，施工须严格执行开挖、支护设计方案，严禁超挖，防止在基坑开挖过程中，位移、轴力变化进一步增加导致基坑失稳，并及时采取相应措施，加快工序转换，尽快完善支护体系，确保施工安全。

3.3 后续施工

龙泉站基坑土方开挖于2012年11月25日完成，底板结构施工于2012年12月5日完成，中板结构施工于2012年12月16日完成，顶板结构施工于2012年12月25日完成，基坑实现全部封顶。桩顶水平收敛和支撑轴力时态曲线如图7，图8所示。

在龙泉站后续施工过程中经过多次的监测预警，施工单位采取了相应的增加钢支撑、及时截排水和地表加固处理等措施，虽然管桩顶水平收敛、支撑轴力和桩体水平位移累计值均偏大，但数据曲线显示后续发展基本趋于稳定，冠梁和周边地表并未发现裂缝等情况，目前车站已封顶，未发生安全事故。

4 结语

本文以成都地铁在膨胀岩土地质条件下基坑信息化施工为例，通过加强施工技术措施和监测数据分析，在膨胀岩土地质条件下施工车站基坑取得了相关经验。

1)充分认识膨胀岩土的特性，在基坑施工过程中采取相应的处理措施，尤其是对水的处理;

2)严格按规范施工，严禁超挖和钢支撑滞后，加快工序转化和完善支护体系;

3)做好信息化施工。从整个监测过程和数据来看，数据累计值大小不是关键，数据曲线的发展趋势(尤其出现数据曲线“抬头”现象)一定要把控，并根据数据变化曲线采取对应的施工措施;

4)施工和监测紧密配合，切实发挥监测指导施工的作用。

总之，膨胀岩土地层下进行基坑施工经验不多，还需要不断研究与进步，不断总结经验。

[1] 范秋雁.膨胀岩与工程[M].北京：科学出版社，2008.

[2] 魏宇伟.膨胀岩边坡稳定性与处治方案研究[D].成都：西华大学，2012.

[3] 张庆贺.地铁与轻轨[M].北京：人民交通出版社，2006.

[4] 王建宇.隧道工程的技术进步[M].北京：中国铁道出版社，2004.

[5] 成都地铁2号线2标实施性施工组织设计[Z].成都：中铁八局，2012.

Expansion of the subway foundation pit construction monitoring technology of rock and soil formation

Yao Xiaoming Liu Yuyong Wang Tao

(SouthwestResearchInstituteofChinaRailwayEngineeringCompanyLimited,Chengdu611731,China)

Taking east widening line Longquan station foundation construction of Chengdu subway No.2 railway line as an example, in light of the engineering geology conditions, the paper explores the section drainage measures in the project construction, studies expansive soil stratum information construction monitoring technology targets and monitoring projects, and analyzes monitoring data, and finally draws relevant conclusions.

expansive rock soil, subway foundation pit, information construction, monitoring

1009-6825(2015)02-0077-03

2014-11-08

姚晓明(1984- )，男，助理工程师； 刘玉勇(1980- )，男，高级工程师； 汪 涛(1976- )，男，工程师

TU463

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