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摘要：虽然兴建地铁有着拓展城市地下空间，缓解地面交通堵塞的优点，但是不可否认的是，兴建地铁也可能对地铁车站及线路周围的建筑和其他浅埋设施造成破坏。尤其是没有修建过地铁的城市，其相关方面的研究不足，工程案例不多，经验欠缺，因此，研究地铁车站基坑开挖对地表沉陷的影响十分必要。
关键词：地铁车站；基坑降水；地表沉降；规律；控制
1降水引发地表沉降成因
造成基坑地表沉降主要因素有两个方面，一是基坑开挖，二是基坑降水。两个方面的耦合作用使得深基坑地表变形更为复杂，不能分开来看。其中降水的影响原因是由于基坑开挖前的降水引发坑内外水位不同，造成水头差，势能不同的水必然会产生流动，进而渗透到势能小的一侧，对基坑而言，此时坑内土地会由于外部渗透力而造成坑底隆起，围护结构侧向变形等，而对于坑外土体，由于势能下降，水位变低，土体原有的应力发生改变，孔隙压力变小的同时有效应力变大，土体开始变得密实，造成沉降。而基坑开挖过程亦会造成土地沉降，基地的土体卸荷回弹和围护结构的侧向变形会加剧坑外土地的沉陷，说以说地表沉陷是降水与开挖的作用共同结果。
2工程背景
南宁地铁4号线01标洪运路站工程概况洪运路站沿洪历路敷设，起讫里程为K1+314.464~K1+809.564，车站为地下两层（配线区局部一层）岛式站台车站，长度495.1m。其中单层段230.75米，双层端264.35米，车站大里程端接收那历村站盾构，小里程做为远期盾构始发接收预留条件。车站端端头井部位宽度23.9米，标准段宽度19.7m。采用明挖顺做法施工，围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑的支护体系，采用坑外降水的方式。单层段设置2道支撑，双层段设置3道支撑。第一道支撑为混凝土支撑，规格为700x900；其余支撑为钢支撑，规格为?609，t=16。围护桩桩间挂网Φ8@150x150mm钢筋网，C20早强喷射混凝土，喷层厚度为80mm。共设4个出入口、3组风亭。
3水文地质条件
车站地势西低东高，高差约5m。车站范围内岩土从上至下依次为：①1圆砾填土，该层场地内大部分分布，层厚0.50～5.00m，层顶埋深0.00～3.60m，层顶标高79.44～87.83m，渗透系数为5m/d；⑤2含粘性土圆砾场地内大部分分布，共64个钻孔揭露该层，层厚0.60～7.10m，层顶埋深2.00～7.30m，层顶标高76.02～84.12m，渗透系数为20m/d。⑦泥岩该层大部分分布，层厚0.30～3.70m，层顶埋深3.30～10.00m，层顶标高74.82～81.17m，渗透系数为0.005m/d。
4地表沉降监测分析
地表沉降监测点采用直埋法。条件允许的情况下，在地表沥青（或砼下）挖样洞放入钢筋，用砼固定，注意砼不要和地表沥青等相连，并加盖保护。不具备条件的，在地表设测量道钉作为测量标志点。通常地表沉陷点布设成断面形式，并与基坑边线成90度角，每个段断面布置7个监测点。断面位置相对应于墙体测斜、墙顶沉降监测点位置。各监测点的高程，各监测点高程初始值要在桩基施工前测定好。为保证测量结果精确，至少要测量2次，然后取平均值。某监测点本次高程减上一次测量的高程的差值记录为为本次沉降量，本次高程和初始高程二者的差值记录为累计沉降量。下图是开挖过程中基坑周围地表沉降监测结果。由图可知：（1）随着基坑的开挖，坑外的孔隙压力不断变小，这是为了保证基坑内正常施工，坑内外的水头差不能过大，防止渗流的发生。（2）坑外的地表沉陷随着基坑的开挖成漏斗形下降，在10-20m间地表沉陷的范围最大，本站基坑地表沉陷的控制值为30mm，很明显，实测值已经超过控制值，应采取措施控制地表沉陷。
5地表沉降控制方法
5.1降水井对地表沉陷的影响
为了探究不同井深对地表沉陷的影响，降水井深分别设置为20m、24m、28m、32m。通过模拟得到不同井深下基坑降水情况。分析图可以得出以下结论：（1）地表沉陷值随着降水井深度的增加而不断变大，并且幅度越来越大，当降水井深度为20m时，地表最大沉陷值是25.5mm；当降水井深度为24m时，地表最大沉陷值是27.1mm，与井深20m时比增幅为6%；当降水井深度为28m时，地表最大沉陷值是28.9mm，与井深24m时比增幅为6.2%；当降水井深度为32m时，地表最大沉陷值是34mm，与井深28m时比增幅为17%；以上数据说明降水井深度对地表沉陷的影响是相当大的。而且，根据规范地表沉陷应控制在30mm，所以降水井深度在24m时最合适，工程造价最低，止水效果最好。
（2）随着降水井的深度不断增加，地表沉陷的影响范围也在不断增大，井深为20m时，周围地表最大沉降值为25.5mm，峰值点两端变形值均小于最大值，对周围地表的影响不大；当井深为32m时，地表最大沉降值为34mm，峰值点两端10到20m内均超过控制值30mm，因此会对影响范围内的建筑物产生威胁。
5.2止水帷幕参数对地表沉降的影响
深基坑一般都会设置三轴搅拌桩等作为止水帷幕，因为地下水头的存在，水会有高水位流向低水位，而在基坑施工过程中由于止水帷幕的存在，地下水只能绕过止水帷幕流入基坑当中，只有少部分透过止水帷幕深入基坑内部，因此研究止水帷幕对地表沉陷的影响就只关注两个方面，一是止水帷幕的深度，二是止水帷幕本身的渗透性。分析图可以得出以下结论：（1）止水帷幕周围的孔隙水压力在帷幕深度22m时比止水帷幕在帷幕深度24m时要大，这说明坑外的水流更容易渗入到坑内，也就是说在止水帷幕深度较小时坑外的水压降幅较大。（2）止水帷幕深度分别为22m、24m、28m、32m时，基坑内外的孔隙水压力变化幅度越来越小，帷幕深度超过28m时，基坑内外孔隙水压力基本无变化，说明在抽水量一定的情况下，止水帷幕的深度对基坑内外的渗流影响越来越小。
5.3回灌作用对基坑地表沉陷的影响
回灌是地体基坑施工中一种常见的技术，因地下水位下降而导致地表沉陷时，回灌地表水可以增加潜水层的水压力，防止地表沉陷现象继续恶化。影响回灌的主要因素有回灌井的数量和抽水井的抽水量。分析图可以得出以下结论：（1）在抽水量一定的情况下，回灌井的数量越多，坑外地表沉陷越小。当不设坑外回灌井时，地表最大沉陷值是28.43mm；当坑外回灌井的数量为1口时，地表最大沉陷值是26.22mm，与不设回灌井时相比缩小了2.21mm缩小幅度为7%；当坑外回灌井的数量为2口时，地表最大沉陷值是22.9，与回灌井为1口时相比缩小了3.32mm，缩小幅度为12.6%；（2）上述数据表明，回灌能使地表沉陷深度和范围变小，但是结合降水的要求，回灌井的数量不宜过多，当降水幅度较大，引发的地表沉降超出控制值时，可以增加回灌井的数量来减小地表变形。
参考文献：
[1]吴意谦.潜水地区地铁车站深基坑降水开挖引起的变形研究[D].兰州理工大学，2016.
[2]唐庆尧.兰州地铁车站深基坑降水及开挖对周围环境的沉降影响研究[D].兰州交通大学，2016.
[3]王浩.某地铁车站基坑开挖及降水共同作用下引起地面变形的分析[D].长春工程学院，2017.