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建筑施工第45卷第10期1963机场联络线浦东机场站基坑变形特征实测分析季立群1 彭 龙2 叶 丰2 曾国锋21.上海机场建设指挥部 上海 201207；2.同济大学磁浮交通工程技术研究中心 上海 201804摘要：上海轨道交通机场联络线浦东机场基坑工程邻近常导高速磁浮线路，基坑开挖范围内分布有较厚的软弱土层，地质条件较差。对开挖引起的围护结构变形、坑边地表变形、磁浮墩柱变形，以及电缆沟变形的实测数据进行详细统计与分析，并与地区规范以及已有统计结果进行对比，可为研究狭长深基坑的时空效应等问题提供有力的数据支撑。结果表明：由开挖引起的围护结构、坑外地表、磁浮墩柱，以及电缆沟变形均符合上海地区一般深基坑的变形统计结果。变形特征实测结果有力地反映出此次基坑工程的设计与施工措施得当，取得了良好的变形控制效果。关键词：机场联络线工程；浦东机场站；基坑开挖；统计分析；变形数据中图分类号：TU753 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)10-1963-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.10.006Actual Measurement Analysis of Deformation Characteristics of Foundation Pit of Pudong Airport Station on Airport Connecting LineJI Liqun1 PENG Long2 YE Feng2 ZENG Guofeng21.Shanghai Airport Construction Headquarters,Shanghai 201207,China;2.Tongji University Maglev Transportation Engineering R&D Center,Shanghai 201804,ChinaAbstract:The foundation pit project of Pudong Airport Station on the Airport connecting line of Shanghai Rail Transit is adjacent to the normally conducting high-speed maglev line.There is a thick soft soil layer distributed within the excavation area of foundation pit,and the geological conditions are poor.The measured data of the support structure deformation caused by excavation,the deformation of pit edge surface,the deformation of maglev line pier column,and the deformation of cable trench are detailed and analyzed,and compared with regional regulations and existing statistical results.It can provide strong data support for studying the spatiotemporal effects of narrow and deep foundation pits.The results show that the deformation of the support structure,surface outside the pit,maglev line pier columns,and cable trenches caused by excavation conforms to the deformation statistics of general deep foundation pits in Shanghai.The measured results of deformation characteristics strongly reflect the appropriate design and construction measures of the foundation pit project and good deformation control effect has been achieved.Keywords:airport connecting line engineering;Pudong Airport Station;foundation pit excavation;statistical analysis;deformation data离磁浮线路约25 m，因此该工程项目需有关部门审批以及进行全面综合监护。基于工程的变形特征实测数据，进而分析结构设计与施工方法的合理性是目前常用的手段3。本文以上海机场联络线浦东机场站基坑工程的监测数据为研究对象，详细地统计与分析了基坑开挖对围护结构、坑外地表、磁浮桩基、电缆沟的变形影响，通过与本地区规范以及已有统计结果进行对比，其结果为类似的软土地区深基坑的设计与施工提供了技术积累，也为本次工程的质量评定提供了数据支撑。1 项目概况1.1 工程概况上海机场联络线浦东机场站位于迎宾大道下方，呈南北向布置，建筑工程概况如图1所示。基坑工程呈长方形布置，长559.40 m，宽36.50 m，分为3区进行开挖，开挖次序上海轨道交通机场联络线是国家发展改革委首批确定的全国11条市域铁路示范线之一，是上海市第一条新建市域铁路线路，串联了机场、磁浮、地铁、市域铁路等，是综合立体交通规划的重要组成部分。其中，浦东机场站位于浦东空港范围内，是包括磁浮在内的多条轨道交通的换乘站。车站建设需要开挖大规模的基坑，其对周边环境，尤其是对既有的邻近磁浮线路（对变形控制要求为毫米级）的影响不容忽视1-2。根据上海磁浮交通发展有限公司磁浮安全保护区管理办法，磁浮外边线拓展30 m之内的区域设为高速磁浮线安全保护区。浦东机场基坑工程距作者简介：季立群（1982），男，本科，高级工程师。通信地址：上海市浦东新区启航路300号（201207）。电子邮箱：收稿日期：2023-07-10地基基础FOUNDATION BED&FOUNDATION202310Building Construction1964为、，基坑工程场地概况与监测测点方案如图2所示。基坑标准段开挖深度为23.13 m，标准段选用1 000 mm厚地下连续墙，东侧墙长75 m，西侧墙长65 m。沿基坑深度方向设置6道支撑，其中第1、3、5道为钢筋混凝土支撑，标准段剖面如图3所示。轨交2号线P1停车楼交通中心北南磁悬浮一区56.3 m北连廊南连廊中连廊557 m37 m53 m三区二区空港宾馆上匝道空港宾馆图1 浦东机场站总图北端头井南端头井基坑深2324.9 m基坑深2324.9 m基坑深约23 m区区区封堵墙封堵墙墙长60 m墙长60 m墙长75 m墙长65 m墙长50 mDBC17-5DBC17-41176-A1182-A 1183-A1190-AD51D611175-AZQT-16ZQT-44ZQT-76DBC17-3DBC17-2DBC17-1ZQT围护结构测点 DBC地表沉降测点*-A墩柱测点D电缆沟测点区区区（a）车站基坑工程概况（b）监测测点布设方案图2 基坑工程场地概况与监测测点布设方案第1道支撑第2道支撑第3道支撑第4道支撑第5道支撑第6道支撑裙边加固3黏质粉土1淤泥质黏土1黏土2粉砂地下连续墙23.13 m图3 基坑工程标准段剖面示意1.2 工程地质水文条件上海机场联络线浦东机场站位于滨海平原，地形较为平坦，属于稳定场地。工程沿线地基土主要由黏质粉土、淤泥质黏土、黏土、砂土组成。区域内涉及的地下水类型主要有浅部土层的潜水和深部砂（粉）性土层中的承压水。勘测期间，潜水位静止水位埋深在0.82.7 m之间。1.3 支撑体系设计方案基坑采用明挖顺作（局部盖挖）法施工。基坑深23 24.9 m，北端头井地下连续墙厚1 200 mm，标准段地下连续墙厚1 000 mm。端头井范围内墙长75 m；标准段东侧墙长75 m，西侧墙长65 m。沿基坑深度方向设置6道支撑（端头井范围内设置7道支撑），其中第1、3、5道为钢筋混凝土支撑，第1道混凝土支撑截面为900 mm1 100 mm，第3道混凝土支撑截面为1 000 mm1 000 mm，第5道混凝土支撑截面为1 200 mm1 000 mm。顶圈梁截面为1 200 mm 1 100 mm，第3道混凝土围檩截面为1 200 mm1 000 mm，第5道混凝土围檩截面为1 500 mm1 000 mm。钢支撑均采用800 mm20 mm钢管撑。钢支撑均采用伺服系统。1.4 坑内加固设计方案1）根据场区地质状况和工程特点，车站基坑坑底位于1灰色黏土中，坑底以上淤泥质黏土层厚约13 m。从第3道支撑至坑底下5 m采用旋喷桩裙边加固，东侧裙边宽度8.4 m，西侧裙边宽度6.0 m，混凝土支撑下2 m采用旋喷桩抽条加固，加固土体28 d无侧限抗压强度1.0 MPa。2）地基加固所采用的水泥一般为强度不低于PO 42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺量和水灰比应根据现场试验确定，并符合下列规定：高压旋喷桩的水泥掺量不宜小于25%，水灰比宜为0.71.0。3）旋喷桩加固前，需在距离施工处20 m以内的围护墙均达到设计强度后，方可开始加固施工，且在基坑开挖期间不得进行旋喷桩施工。4）地基加固完成后需采用钻孔取芯进行质量检测，检查点的数量不宜少于施工桩数的1%，并不应少于5点。2 深基坑变形特征分析2.1 围护结构侧移变形由于基坑开挖的空间效应，围护结构的最大水平位移往往发生在基坑的中部位置。选取各基坑工区中部围护结构水平位移测点，分析其在开挖至坑底时的变形情况，如图4所示。其中，区测点为ZQT-16，区测点为ZQT-76，区测点为ZQT-44，水平位移正值代表远离基坑的方向。深度/m80706050403020100深度/m80706050403020100深度/m8070605040302010010 20 30 40 50 60 70 80 90水平位移/mm（a）区围护结构水平位移变形（b）区围护结构水平位移变形（c）区围护结构水平位移变形水平位移/mm水平位移/mm20406080100 120 140 1601020304050607080第6道钢支撑第4道钢支撑第2道钢支撑第6道钢支撑第4道钢支撑第2道钢支撑第5道混凝土支撑第3道混凝土支撑第1道混凝土支撑图4 各工区围护结构水平位移变形情况季立群、彭龙、叶丰、曾国锋:机场联络线浦东机场站基坑变形特征实测分析建筑施工第45卷第10期1965从图4中可以看出：1）当开挖至坑底时，基坑各工区中部的围护结构水平位移变形曲线表现为“抛物线”形，且最大水平位移发生的相对位置在墙顶以下约1.02H（H0.5 m）位置处，介于H5范围内，与既有经验吻合4。其中，H为开挖深度。2）基坑各工区围护结构水平位移测点的最大值分别为：区（81.8 mm）、区（154.1 mm）、区（75.9 mm）。各工区围护结构最大水平位移与开挖深度比值（hm/H，hm为最大水平位移）为：区（3.6）、区（6.7）、区（3.3），总体上位于上海地区地下连续墙最大水平位移平均值4.2附近4。2.2 坑外地表变形选择垂直于坑壁的地表沉降监测面上的DBC17-1 DBC17-5监测点作为分析对象，分析其在若干开挖阶段的变形情况，如图5所示。其中，各测点与坑壁的垂直距离分别为2、7、15、25、45 m，图例内的括号数值代表该阶段的开挖深度，沉降值负值代表沉降变形。监测点沉降值/mm80706050403020100DBC17-1DBC17-2DBC17-3DBC17-4DBC17-5 开挖至第2层（4.4 m）开挖至第4层（13.8 m）开挖至第6层（20.3 m）底板浇筑完成（23.1 m）图5 地表沉降监测面在各施工阶段的变形情况从图5中不难看出，对于坑外表层土体，随着施工不断进行，该地表沉降曲线在垂直于坑壁的方向上呈现出“凹槽形”的变化特点且在测点DBC17-2处达到最大沉降，即与坑壁的垂直距离为7 m处发生最大竖向变形。底板浇筑完成后，最大地表沉降为74.1 mm。由于坑外地表沉降具有“凹槽形”的变形特点5，故考虑采用Rayleigh分布函数来估算坑外地表沉降。地表沉降经验计算公式如下：expHdBHdACHdAvmv2ddd=+-+jjj=G（1）式中，d为与坑壁的距离；H为基坑开挖深度；v为地表沉降值；vm为同一监测面上地表沉降最大值；A、B、C均为待定系数。在实际工程应用中，为保证预估地表沉降值具备较高的安全系数，应合理取值式（1）中的待定系数，使得预估地表沉降曲线包络本次基坑开挖工程实测数据。基于实测数据进行计算分析后，取式（1）中待定系数为：A0.75、B0.9、C4.5。图6所示为底板浇筑阶段后，坑外地表沉降经验计算曲线与实测数据对比图。v/vm 实测数据本文拟合曲线上海市基坑规范推荐曲线00.20.40.60.81.0d0.5H1.0H1.5H2.0H2.5H3.0H3.5H4.0H注：为基坑深度。H图6 坑外地表沉降经验计算曲线与实测数据对比从图6中可知：1）实测数据大部分包络于本文的拟合曲线以内，只有少部分坑边的沉降点未被包络，说明采用Rayleigh分布函数预估坑外地表沉降可行性较高。2）本文拟合曲线与上海市基坑规范推荐曲线6相比，最大沉降值的位置稍有不同，总体变化趋势类似，对于实测数据的包络性而言，本文的拟合曲线略优于上海市基坑规范推荐曲线。2.3 磁浮墩柱变形基于已有磁浮墩柱的沉降以及承台水平变形监测数据，在各工区中分别选择基坑中部的2个墩台作为分析对象。对于工区，选择1175、1176号墩台；对于工区，选择1190、1191号墩台；对于工区，选择1182、1183号墩台。图7所示为各工区所选墩柱沉降随施工进程的变形曲线，沉降正值表示上浮。图8所示为各工区所选承台水平位移随施工进程的变形曲线，正值表示朝向基坑内侧位移。阶段沉降/mm43210123456789101112底板浇筑基坑开挖地下连续墙施工1175（区）1176（区）1190（区）1191（区）1182（区）1183（区）图7 各工区所选墩柱沉降随施工进程的变形曲线 阶段水平位移/mm42024681012141618202224262830321175（区）1176（区）1190（区）1191（区）1182（区）1183（区）底板浇筑基坑开挖地下连续墙施工图8 各工区所选承台水平位移随施工进程的变形曲线季立群、彭龙、叶丰、曾国锋:机场联络线浦东机场站基坑变形特征实测分析202310Building Construction1966从图7、图8中可知：1）在施工过程的各阶段中，地下连续墙施工一般使得墩柱产生沉降变形，基坑开挖一般使得墩柱产生上浮变形，底板浇筑一般使得墩柱产生沉降变形。2）在施工过程的各阶段中，地下连续墙施工通常使得承台产生朝向基坑外侧的位移，基坑开挖一般使承台产生朝向基坑内侧的位移，底板浇筑则可令承台产生朝向基坑内侧的位移。2.4 电缆沟变形基于已有电缆沟的沉降监测数据，在布置了电缆沟沉降监测点的工区（工区、工区）中分别选择靠近工区中部位置的2个监测点作为分析对象。对于工区，选择D19、D12号；对于工区，选择D51、D62号。对于电缆沟的沉降，图9所示为各工区所选电缆沟沉降随施工进程的变形发展曲线，表1所示为各工区所选电缆沟监测点沉降随施工进程的变形情况分析。其中，正值表示上浮。200180160140D09（区）D12（区）D51（区）D62（区）120100806040200沉降/mm阶段底板浇筑基坑开挖地下连续墙施工图9 各工区所选电缆沟测点沉降值随施工进程的变形曲线表1 各工区所选电缆沟监测点位移随施工进程的变形情况7.342mm地下连续墙施工基坑开挖底板浇筑大小/mm方向大小/mm方向大小/mm方向区D092.86沉降25.39沉降14.53沉降D122.59沉降31.60沉降20.80沉降区D513.10上浮57.47沉降68.04沉降D620.06沉降9.81沉降9.90沉降从图9中可知，测点D51的监测值远大于其他测点的监测值，针对此现象，图10所示为测点D51至测点D62间各电缆沟测点的监测数值，以此分析该处较为异常的监测值。根据图9、图10、表1，得出以下结论：1）施工各阶段对电缆沟的影响基本表现为沉降。2）基坑开挖阶段与底板浇筑阶段对电缆沟的沉降变形影响程度较大且远大于地下连续墙施工阶段的影响程度。3）底板浇筑后，区电缆沟沉降值大于区。注意到，区监测点D51在底板浇筑完成后沉降值为68.04 mm，其变形明显大于其他3个监测点的沉降值。针对这点特别补充了D51D62之间的测点的最大值。从数值上看，若以D51为原点，各测点基本呈现出随着距离增加测量值逐渐169.31189.4192.45154.44157.0447.3259.9878.44 D60D59D58D57D56D55D54D53测点编号变形值/mm200180160140120100806040200图10 D51D62之间各电缆沟测点的监测数值下降的规律，且D51周边的各测点沉降值与D51测点沉降值相似，说明了D51测点处较大的变形情况并非个例。事实上，测点D51在空间位置上更靠近基坑中部，由于电缆沟没有基础作为支撑，变形的大小主要取决于其所在位置的土体变形5，根据2.2节中对于表层土体在空间上的分布规律的研究可知，各工区中基坑中部的表层土体沉降值高于基坑两侧表层土体的沉降值。因此，测点D51的监测数值高于其他测点监测值这一现象符合规律。3 结语在机场建设指挥部、总包、上海磁浮公司、测绘单位和同济磁浮中心的通力协作下，本次深大基坑开挖引起的围护结构、坑外地表、磁浮墩柱、电缆沟的实测变形基本符合上海地区一般深基坑工程的变形规律。机场联络线浦东机场站深基坑工程主体结构顺利完成，为综合交通枢纽提供了重要节点保障。此外，上述开挖过程中各结构与土体的变形实测数据，也可为浦东地区软土地基上磁浮保护区内的施工项目提供有意义的数据积累。1 丁勇春.软土地区深基坑施工引起的变形及控制研究D.上海:上 海交通大学,2009.2 刘冬明.浦东机场四跑道软弱土沉降变形特性及其控制对策D.北 京:中国矿业大学(北京),2018.3 庄海洋,张艳书,薛栩超,等.深软场地地铁狭长深基坑变形特征 实测与已有统计结果的对比分析J.岩土力学,2016,37(增刊2):561-570.4 徐中华,王建华,王卫东.上海地区深基坑工程中地下连续墙的变形 性状J.土木工程学报,2008(8):81-86.5 杨敏,卢俊义.上海地区深基坑周围地面沉降特点及其预测J.同济 大学学报(自然科学版),2010,38(2):194-199.6 上海市住房与城乡建设管理委员会.基坑工程技术标准:DGT J08-612018S.上海:同济大学出版社,2018.季立群、彭龙、叶丰、曾国锋:机场联络线浦东机场站基坑变形特征实测分析