城市轨道交通随着我国城市建设的快速发展，我国各大城市的主流发展趋势是向三维空间的发展。地铁建设必然涉及超深基坑的开挖，超深基坑开挖带来的变形问题一直是研究的热点与难点，这与其中很多复杂的不确定因素有关，如土层的不规律分布，土体结构的复杂性，地下水的渗流作用，土体与支护结构的共同作用等。基坑变形带来的最直接表现就是周围土体的不均匀沉降、围护结构的变形，进而导致周围建筑物的沉降与倾斜以及路面开裂。围护结构与基坑变形有着直接关系，因此加强对基坑围护结构变形的观测与研究有重要意义。

 

　　一、工程简介

 

　　某地铁站为内框架箱形结构岛式车站，采用明挖顺作法施工，车站长度为150.2m，车站标准段宽度22.7m，中心线位置开挖深度约为24.5m，覆土厚度3.5m。车站主体围护结构采用钻孔灌注桩+旋喷桩止水帷幕+内支撑方案，支撑系统采用F600钢管与钢筋混凝土支撑相结合的内支撑方式。基坑内从冠梁顶至基坑底共设5道支撑。第1道支撑除端头井及节点段斜撑采用混凝土支撑外，其余均采用F600钢管（t=16mm）支撑，车站基坑保护等级为特级。车站场地土层从上至下分别为：全新统人工填土，上更新统风积新、饱和软及残积古土壤、中更新统风积老、冲积粉质黏土、中砂等。场地地下水属潜水类型，稳定水位埋深8.60～12.50m，水位年变化幅度2m左右。潜水赋存于上更新统残积古土壤、中更新世风积和残积粉质黏土及其夹砂层中。主要含水层为中更新统冲积粉质黏土②层中砂夹层，该层透水性好，赋水性强。

 

　　二、地下连续墙水平位移数据统计分析与数值模拟

 

　　随着深层土体的不断开挖，墙体最大水平变形也随之下移，最大水平位移总是出现在开挖断面附近，整体变形呈现“大肚形”。本文取3个基坑墙体深层水平位移监测点ZQT20，ZQT22，ZQT23进行资料统计分析，墙体深层水平位移监测点在

 

　　基坑的位置分布如图2所示。

 

　　（一）同一测点不同开挖阶段的变形情况

 

　　当顶层支撑施作后，情况就发生了变化，此时管顶的变形受到了限制，而原先作为基准点的管底则随开挖深度的加大逐渐发生变形，因而应该将基准点转至管顶，由上而下累计某深度的变形值，直至开挖结束。ZQT20测点有效测斜深度为25.5m，由于基坑支护结构是多支撑结构且第1道支撑为混凝土支撑，刚度较大所以顶部变形为0，绘制ZQT20测点随基坑开挖深度变化曲线如图3所示。

 

　　由图3可以看出，在基坑开挖到底时，最大变形位置出现在坑底（17.28m处）附近，约19m处，在开挖深度的1.1倍处，从开挖伊始位置到开挖断面变形不断增大，从开挖断面往下，墙体变形开始不断往回收缩。阶段4是刚开挖到设计标高的测斜曲线，阶段5是10d之后的测试值，阶段5与阶段4相比，最大变形位置基本没有改变，但是随着坑外土体对墙体的持续作用，最大值略有增加。

 

　　（二）同一开挖深度下不同测点的变形情况

 

　　墙体测斜点ZQT22，ZQT23有效测斜深度分别为23.0，24.5m，测得ZQT20，ZQT22，ZQT23在开挖即将完成时的变形曲线如图4所示。

 

　　结合图4可以发现，同一开挖深度变形大小：ZQT20>ZQT23>ZQT22，即靠近基坑边中间位置的测点，其在同等深度下的变形要大于靠近端头位置的测点。

 

　　三、桩体变形及钢支撑轴力点布设

 

　　（一）桩体变形测点布设

 

　　桩体测斜管深度与桩深度保持一致。在灌注桩钢筋笼内埋设测斜管时，需先将一段测斜管牢固绑扎在灌注桩钢筋笼内，另一段测斜管上端用绳子将测斜管与钢筋笼绑扎。钢筋笼在孔口主筋焊接完毕后，将上下两段测斜管连接，并牢固绑扎在钢筋笼上，最后焊接箍筋。

 

　　（二）钢支撑轴力测点布设，布设轴力测点时，在钢支撑活动端部焊接一块250mm×250mm×25mm加强垫板，然后将轴力计托架与加强垫板焊接牢固，须保证轴力计中心与钢支撑中心大致在同一中心线上。最后将轴力计放入托架用固定螺栓拧紧，固定牢固即可，同时将数据电缆保护好。

 

　　四、监测结果与分析

 

　　（一）桩体变形

 

　　从开始施工到基坑完工，对临近家属楼的桩体位移进行了监测。测斜孔的顶部与桩的顶部是齐平的，测斜孔孔深都设为26m。不同工况下桩体变形规律如图5所示，其中，桩体变形曲线图中正数表示桩体向基坑内侧偏移。

 

　　在整个基坑开挖过程中，围护桩水平位移总体变化不大，在所统计的测点中，围护桩水平位移的最大值仅有1.14mm，与桩体测斜报警值24mm还相差很大，这充分反映出了深基坑不同与软土地区的显著特点，由于本身的结构性，侧向变形较软土地区要小得多。

 

　　（二）钢支撑轴力

 

　　对于支撑体系的内力监测可以有效地监控支撑体系的受力状态，预示危险信息，考虑到基坑开挖深度较大，在支撑上会产生较大的轴力，通过对支撑轴力的监测可以指导施工，防止由于轴力过大使支护结构发生破坏。通过对监测结果的分析，还可以优化调整支撑的位置，甚至减少支撑层数，提高支撑效果。本工程钢支撑轴力监测结果如图6所示。

 

　　五、结束语

 

　　连续墙及轴力监测结果受监测条件的影响较大，监测过程中应减少人为因素对监测结果的影响。地区支撑普遍存在应力松弛现象，在施工中，应尽快按照钢支撑的设计轴力施加预应力，同时应选用合理且牢固的锁定方法以减小预应力的损失。

 

　　参考文献：

 

　　[1]林志，蒋树屏，谢锋.地下工程施工对房屋影响的损害评价[J].重庆建筑大学学报，2008，30（3）：78-82.

 

　　[2]樊胜军，胡长明，刘振江.某深基坑施工期围护结构变形监测与数值模拟分析[J].施工技术，2010，39（9）：82-84.