湯梅芳，卜 銘，桂建剛

(1．中鐵二院華東勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，浙江杭州 310004;2．杭州地鐵集團(tuán)有限公司，浙江杭州 310020;3．杭州市城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310001)

地鐵車站深基坑開挖對(duì)鄰近建筑物的影響分析

湯梅芳1，卜 銘2，桂建剛3

(1．中鐵二院華東勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，浙江杭州 310004;2．杭州地鐵集團(tuán)有限公司，浙江杭州 310020;3．杭州市城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310001)

深基坑開挖會(huì)引起基坑周邊土體應(yīng)力場(chǎng)變化和土體位移，對(duì)鄰近建筑物造成影響。本文以杭州市地鐵汽車城站深基坑為例，分析了基坑開挖對(duì)鄰近建筑物沉降的影響，研究結(jié)果表明基坑開挖使鄰近建筑物地基土體沉降量超出規(guī)定，采用高壓旋噴樁止水帷幕及對(duì)建筑物基礎(chǔ)注漿加固的方法，有效控制了鄰近建筑物的沉降變形。

地鐵車站 深基坑 鄰近建筑物 變形控制

基坑的開挖會(huì)引起周圍地基中地下水位和應(yīng)力場(chǎng)的改變，導(dǎo)致周圍地基土體的變形，從而對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致建筑物傾斜、開裂甚至破壞，最終無法使用［1-2］?；娱_挖同樣會(huì)引起鄰近建筑物地基承載力的減損［3］。如何減小對(duì)周圍環(huán)境的影響是基坑工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，應(yīng)把基坑工程與周圍環(huán)境作為一個(gè)整體加以分析，保證相鄰地鐵、道路、管線等的安全［4］。本文以杭州市地鐵汽車城站基坑工程為例，計(jì)算分析地鐵車站深基坑施工對(duì)相鄰建筑的影響，提出并采取了有效措施，保證了鄰近建筑物的安全。

1 工程概況

汽車城站為地下二層島式車站，采用明挖順作法施工。車站長(zhǎng)179.6 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬18.3 m，車站頂板埋深約2.45 m，底板埋深約15.34 m。車站周邊主要構(gòu)筑物為一城標(biāo)建筑，該城標(biāo)建筑高28.8 m，采用群樁基礎(chǔ)，共設(shè)置34根沉管樁，樁徑為377 mm，有效樁長(zhǎng)15 m，樁頂標(biāo)高為－2.9 m(相對(duì)原地面)，采用鋼筋混凝土樁體，樁體鋼筋籠頂部鋼筋錨入承臺(tái)，承臺(tái)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。城標(biāo)建筑邊緣距基坑最近處僅有3.5 m，城標(biāo)建筑中心距基坑7.8 m，見圖1。

由于車站主體處在砂質(zhì)粉土及粉砂層，車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用 φ1000@750鉆孔咬合樁，樁長(zhǎng)為28.3 m。內(nèi)支撐采用一道鋼筋混凝土支撐+三道雙拼φ609鋼管支撐(一道換撐)形式?；油练椒?步逐層開挖，開挖到設(shè)計(jì)高程后安裝相應(yīng)的支撐。

2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算

2.1 計(jì)算方法說明

1)開挖階段地下墻為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，按“先變形，后支撐”的原則，采用增量法按開挖工況分階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。

2)圍護(hù)墻按豎向彈性地基梁計(jì)算，墻體在開挖面以下的土層采用一系列彈簧模擬，彈簧剛度K=AkH，其中A為彈簧所分擔(dān)的面積，kH為地基土的水平向基床系數(shù)。彈簧只承受壓力不承受拉力，當(dāng)出現(xiàn)拉力時(shí)，應(yīng)將該彈簧拆除重新計(jì)算。

3)支撐作為具有彈性壓縮的桿單元。

4)開挖階段采用朗肯理論計(jì)算主動(dòng)土壓力，黏性土水土合算，砂性土水土分算。

5)開挖過程每一個(gè)階段的荷載為內(nèi)外側(cè)不平衡土壓力的增量。

6)土體開挖卸載引起的土層彈簧的取消以及支撐的拆除均在相對(duì)應(yīng)位置以一個(gè)反向集中荷載予以模擬。

7)按增量法計(jì)算所得每一階段的內(nèi)力和變形僅為本階段內(nèi)力和變形的增量，而真實(shí)的內(nèi)力和變形應(yīng)為與前面各個(gè)階段內(nèi)力和變形的累加值。

8)圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算使用同濟(jì)啟明星Frws2008軟件。

2.2 計(jì)算參數(shù)

1)計(jì)算時(shí)，城標(biāo)建筑等效成荷載施加在城標(biāo)建筑樁基礎(chǔ)中間及樁基礎(chǔ)底面，等效荷載大小為50 kPa。

2)場(chǎng)地土層參數(shù)見表1。

表1 場(chǎng)地土層參數(shù)

2.3 計(jì)算結(jié)果

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移及內(nèi)力見圖2，城標(biāo)建筑側(cè)土體沉降量分布見圖3。

地表沉降應(yīng)滿足：樁基礎(chǔ)允許最大沉降值不應(yīng)大于 10 mm［5］。

由圖3可見，基坑開挖使城標(biāo)建筑側(cè)土體產(chǎn)生的最大沉降量為29.4 mm，超出允許最大沉降值，因此在施工過程中需要采取措施控制城標(biāo)建筑的沉降，確保城標(biāo)建筑的安全。

3 城標(biāo)建筑變形控制措施

為了有效控制基坑開挖過程中城標(biāo)建筑的沉降，對(duì)城標(biāo)建筑基礎(chǔ)采用注漿加固，注漿孔間距0.8 m，正三角形布置，注漿深度為18 m(即地面至基坑底下3 m)，基礎(chǔ)與咬合樁之間采用φ800@600高壓旋噴樁止水，見圖4。

其他施工措施如下：

1)為防止咬合樁施工時(shí)的水土流失，施工時(shí)加大套管超前深度，避免成孔過程中涌砂等現(xiàn)象發(fā)生。

2)基坑開挖嚴(yán)格按照先撐后挖、分段、分塊、分層、對(duì)稱平衡限時(shí)的原則進(jìn)行土方開挖，滿足基坑開挖的“時(shí)空效應(yīng)”原理。土方開挖至基坑底部時(shí)，及時(shí)進(jìn)行墊層的施工，并且在最短的時(shí)間內(nèi)完成結(jié)構(gòu)底板的施工。

3)基坑外城標(biāo)建筑附近原則上不允許降水，以免由于降水引起城標(biāo)建筑的不均勻沉降。在城標(biāo)建筑附近設(shè)置回灌井，防止因基坑降水及圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏引起城標(biāo)建筑地下水位下降。

4)加強(qiáng)工程監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)掌握施工全過程城標(biāo)建筑的變形趨勢(shì)，在城標(biāo)建筑周圍布置8個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。加強(qiáng)對(duì)城標(biāo)建筑側(cè)地下水位和土體側(cè)向位移的監(jiān)測(cè)。在基礎(chǔ)附近預(yù)留深層注漿管，施工單位可視現(xiàn)場(chǎng)情況及建筑變形情況進(jìn)行注漿加固。

4 城標(biāo)建筑沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，城標(biāo)建筑最大沉降量為8 mm，滿足允許最大沉降值10 mm的要求。最大差異沉降為6 mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)S2與S7之間水平距離為5 m，因此城標(biāo)建筑最大傾斜僅為0.001 2，滿足高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)傾斜＜0.006的規(guī)范要求。

5 結(jié)語

本工程周邊環(huán)境比較復(fù)雜，對(duì)基坑及地表變形要求高。為了確保周邊建筑物的安全，需要嚴(yán)格控制基坑周邊地層移動(dòng)及土體變形。實(shí)踐表明，通過在建筑物與鉆孔咬合樁之間設(shè)置高壓旋噴樁止水帷幕，避免了水土流失引起的地表沉降。對(duì)建筑物基底土層進(jìn)行注漿加固，可有效加強(qiáng)地層強(qiáng)度，同時(shí)增強(qiáng)既有建筑物基礎(chǔ)支持地層能力，降低基坑開挖對(duì)地層的松弛和擾動(dòng)，減小既有建筑物的變形。

［1］劉建航，候?qū)W淵．基坑工程手冊(cè)［M］．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997．

［2］候?qū)W淵，楊敏．軟土地基變形控制設(shè)計(jì)理論和工程實(shí)踐［M］．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1996．

［3］王紅雨，楊敏．基坑附近既有建筑物地基承載力減損的估算［J］．土木工程學(xué)報(bào)，2005，38(8)：95-101．

［4］沈健，李耀良，王建華．深基坑開挖對(duì)鄰近高架基礎(chǔ)影響的三維數(shù)值分析［J］．地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005(4)：518-521．

［5］顧碩．地鐵隧道開挖對(duì)構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)沉降控制分析［J］．科技資訊，2010(12)：98．

Analysis on influence of excavation of metro station's deep foundation pit upon adjacent buildings

TANG Meifang1，PU Ming2，GUI Jiangang3
(1．East China Survey and Design Co．，Ltd．，CREEC，Hangzhou Zhejiang 310004;2．Hangzhou Metro Co．，Ltd．，Hangzhou Zhejiang 310020;3．Hangzhou Architectural Design and Research Institute Co．，Ltd．，Hangzhou Zhejiang 310001)

The excavation of deep foundation pit may cause a stress variation in the soil mass around，which possibly lead to the deformation of the adjacent structures．The paper uses Hangzhou metro-bus station as the study object to analyze the influence of excavation on the adjacent structures．The results indicate that the excavation leads to an excessive settlement in the soil mass of the foundations，which can be resolved by either the water-stop curtain made by the high-pressure chemical churning pile or foundation grouting reinforcement．

Metro station;Deep foundation pit;Adjacent structures;Deformation control

(責(zé)任審編 李付軍)

U231+．4

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2014．01．25

1003-1995(2014)01-0088-03

2013-02-20;

2013-04-30

湯梅芳(1980— )，女，江西萬載人，工程師。