【摘 要】 針對天津市地鐵車站基坑的工程特點，通過采用有限元軟件計算分析坑底深度與基坑隆起值的關(guān)系。基坑隆起是影響立柱樁穩(wěn)定的直接因素，通過工程實例表明根據(jù)基坑隆起值來估算立柱樁所需的長度方法合理可行。

【摘 要】 基坑；立柱樁；隆起；長度分析

0 引言

針對天津市地區(qū)的工程水文地質(zhì)條件，地鐵車站基坑圍護結(jié)構(gòu)中時常應(yīng)用格構(gòu)柱，格構(gòu)柱下設(shè)置立柱樁。立柱樁的長度的確定需要進(jìn)一步的研究與分析?；勇∑鹗怯绊懥⒅Q向位移的主要因素[1]。本文通過有限元軟件進(jìn)行分析計算坑底深度與基坑隆起值的關(guān)系，進(jìn)而估算立柱樁的長度。因此，通過具體的工程，對該類型車站基坑設(shè)計中立柱樁長的確定進(jìn)行了技術(shù)上的總結(jié)，并對同類的工程有一定的借鑒意義。

1 工程概況

天津市某地下車站，車站為地下雙層12m島式站臺，車站兩端區(qū)間為盾構(gòu)區(qū)間。結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段總寬度為20.7m，盾構(gòu)段寬度為24.9m。主體結(jié)構(gòu)基坑深度標(biāo)準(zhǔn)段為16.8m，盾構(gòu)井段約為18.5m。

本文主要研究盾構(gòu)井段。基坑圍護結(jié)構(gòu)采用地連墻+內(nèi)支撐聯(lián)合支護形式，地連墻厚度為800mm，長32m?；硬捎?道支撐+1道倒撐，第一道為800×800mm鋼筋混凝土支撐，其余為φ800， t=16mm的鋼管支撐。支撐中間設(shè)格構(gòu)柱，柱下設(shè)φ1000mm鉆孔灌注樁。

2 工程地質(zhì)及水文條件

2.1 工程地質(zhì)：

場區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層（人工堆積Qml）；第Ⅰ陸相層（第四系全新統(tǒng)上組河床～河漫灘相沉積Q43al）；第Ⅰ海相層（第四系全新統(tǒng)中組淺海相沉積Q42m）；第Ⅱ陸相層（第四系全新統(tǒng)下組沼澤相沉積Q41h）；第Ⅱ陸相層（第四系全新統(tǒng)下組河床～河漫灘相沉積Q41al）；第Ⅲ陸相層（第四系上更新統(tǒng)五組河床～河漫灘相沉積Q3eal）；第Ⅱ海相層（第四系上更新統(tǒng)四組濱?！毕珟喑练eQ3dmc）；第Ⅳ陸相層（第四系上更新統(tǒng)三組河床～河漫灘相沉積Q3cal）；第Ⅲ海相層（第四系上更新統(tǒng)二組淺?！珵I海相沉積Q3bm）和第Ⅴ陸相層（第四系上更新統(tǒng)一組河床～河漫灘相沉積Q3aal）。車站主體基坑坑底位于⑧11 粘土，⑧12 粉質(zhì)粘土，⑧2粉砂層與⑧23粉土層中。圍護墻墻趾位于31粘土？32 粉質(zhì)粘土中。

2.2 水文地質(zhì)條件：

本場地內(nèi)表層地下水類型為第四系孔隙潛水；賦存于第Ⅱ陸相層中及其以下粉砂及粉土層中的地下水具有承壓性。

本場地范圍內(nèi)的孔隙潛水主要賦存于①1雜填土、①1素填土層、④23粉土層和⑥33粉土層中。該含水層主要由粉土構(gòu)成，此層粉土具有層理性，與粉質(zhì)粘土呈互層狀分布，局部夾粉砂透鏡體。潛水含水層水平、垂直向滲透性差異較大，當(dāng)局部地段夾有粉砂薄層時，其富水性、滲透性相應(yīng)增大。接受大氣降水和地表水入滲補給，地下水具有明顯的豐、枯水期變化，豐水期水位上升，枯水期水位下降，多年變化平均值約0.8m。

3 模型計算

3.1 模型概述

模型計算采用MIDAS-GTS2.6有限元計算軟件，建立二維平面模型。為減小邊界約束對計算結(jié)果的影響，使模擬結(jié)果更接近實際情況，建模范圍取X方向（橫向）75m，Y方向（垂直向）70m，地應(yīng)力場按自重應(yīng)力場考慮。

模型模擬時，結(jié)構(gòu)與巖土之間的界面，采用虛擬接觸單元，單元特性為法向剛度較大，剪切剛度較小，以此來模擬接觸面滑動特性[2]。

3.2 模型參數(shù)

模型材料參數(shù)如表1所示：

3.3 約束及荷載

地面超載：盾構(gòu)井段30KPa

四周：法向約束，頂面為自由面，底面為垂向約束；

基坑：開挖過程中，支撐采用等效節(jié)點剛度約束替代[3]，如表2所示。

3.4 模型建立。

由于篇幅限制基坑開挖的各個工況的模型圖就不再一一示出

4 結(jié)果分析

立柱樁豎向位移幅值太大，可能增大基坑圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，加劇基坑坑底的土體的隆起，且增加立柱的豎向位移，從而引起惡性循環(huán)[5]。從引起立柱樁豎向位移的誘因出發(fā)，來減小立柱的豎向位移是最直接有效的方法?？拥茁∑饘α⒅挠绊戄^大，依據(jù)坑底隆起值來確定立柱樁的長度是可行的方法。

影響立柱樁豎向位移的因素很多，且根據(jù)實際工程情況，立柱樁樁趾應(yīng)落在地質(zhì)條件相對好的土層，保守估算本工程的立柱樁長確定為20m。

5 結(jié)語

隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展，超深超大基坑不斷出現(xiàn)，立柱樁的應(yīng)用也越來越普遍。影響立柱樁穩(wěn)定性，特別是豎向位移的因素眾多，通過有限元軟件進(jìn)行分析計算坑底深度與基坑隆起值的關(guān)系，從引起立柱樁豎向位移的誘因出發(fā)，應(yīng)用隆起值來估算立柱樁的長度是簡單，有效，可行的。本文針對天津地區(qū)某車站基坑，實例分析估算立柱樁的長度為20m，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗是合理的，對同類的工程有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉燕，劉濤，王海平.深基坑開挖引起中間立柱豎向位移估算分析[A]. 第三屆全國巖土與工程學(xué)術(shù)大會論文集，2009

[2] 車愛蘭，葛修潤等，關(guān)于地鐵地震響應(yīng)的模型振動試驗及數(shù)值分析[J].巖土力學(xué)，2006年8月第27卷第8期

[3] 朱合華，丁文其，地下結(jié)構(gòu)施工過程的動態(tài)仿真模擬分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，1999，18（5）：558—562.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50497-2009.地下水與建筑基礎(chǔ)工程 [S].北京：中國計劃出版社，2009

[5] 毛金平，徐偉.呂鵬.基坑立柱豎向位移分析 [J].北京：建筑技術(shù)，2004.