李　偉,張效智

(安徽建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230022)

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明光路車站基坑連續(xù)墻變形規(guī)律分析研究

李偉,張效智

(安徽建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230022)

摘要：城市地鐵車站基坑施工對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生較大影響，往往造成嚴(yán)重后果。本文采用數(shù)值計(jì)算和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析的方法對(duì)合肥地鐵明光路基坑開(kāi)挖過(guò)程中的地下連續(xù)墻墻體深層水平位移的進(jìn)行分析，并將兩種方法獲得的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出結(jié)論表明：在基坑開(kāi)挖過(guò)程中地連墻水平位移呈現(xiàn)中間大、兩頭小的弓肚形態(tài)，最而大位移點(diǎn)隨基坑開(kāi)挖深度加大而逐漸下降，大致位于基坑深度三分之一到三分之二范圍處；地連墻水平位移增量與開(kāi)挖深度程正比，與土層的性質(zhì)也直接影響到支護(hù)體的變形。該結(jié)果將對(duì)合肥市地鐵車站基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供重要的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：深基坑；監(jiān)測(cè)；地下連續(xù)墻；水平位移

0引言

隨著不斷擴(kuò)大的城市規(guī)模和持續(xù)增加的城市人口數(shù)量，導(dǎo)致城市機(jī)動(dòng)車數(shù)量也隨之急劇增加，使得在城市交通建設(shè)中得到全面的發(fā)展[1]。地鐵建設(shè)一般處于建筑物密集且人口稠密的城市中心，施工現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)比較復(fù)雜。目前，怎樣在確保地鐵車站基坑工程安全施工是地鐵施工工程師和研究人員的比較關(guān)注的問(wèn)題[2]。為了防止明光路車站基坑施工時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大導(dǎo)致鄰近建筑物[3]及鄰近高架等周圍環(huán)境發(fā)生不良反應(yīng)，本文結(jié)合工程實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及和GTS工況模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，尋找出一些能減小地連墻水平位移的實(shí)際有效的方法，給施工單位提供合適建議，從而確?；邮┕ぐ踩班徑ㄖ锏恼Ｊ褂谩?/p>

1工程概況

合肥地鐵1號(hào)線明光路車站處于鳳陽(yáng)路站與大東門(mén)站之間，總長(zhǎng)268.91m。本站為明挖島式站臺(tái)車站，采用雙層三跨結(jié)構(gòu)，有效站臺(tái)為12m寬。 該場(chǎng)地內(nèi)各土層工程地質(zhì)巖土特性參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1　各土層物理力學(xué)參數(shù)

2基坑模擬計(jì)算和分析

該地鐵車站深基坑長(zhǎng)度268.91m，標(biāo)準(zhǔn)段寬23.2m，標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深約21.8m。本工況建立長(zhǎng)430 m，寬185m，深70m的三維有限元數(shù)值模型?；娱_(kāi)挖關(guān)鍵施工工況如表2。

表2　關(guān)鍵施工過(guò)程工況

提取監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZQT16、ZQT26 處地下連續(xù)墻水平位移，并繪制在工況3至工況8條件下變形曲線如圖1，圖2所示，其中測(cè)點(diǎn)ZQT16和測(cè)點(diǎn)ZQT26位于基坑各一側(cè)，測(cè)點(diǎn)ZQT16旁邊無(wú)建筑荷載，ZQT26旁邊有建筑荷載。

圖1　ZQT16測(cè)點(diǎn)墻體水平位移變化曲線

從圖1,圖2中可以看出，基坑開(kāi)挖過(guò)程中，地連墻墻體的最大側(cè)移隨著基坑開(kāi)挖深度的增加而增大，最大側(cè)移點(diǎn)隨開(kāi)挖深度的增大逐漸下移，最后趨于穩(wěn)定。墻體最大側(cè)移位置出現(xiàn)在地面以下-10m左右，最大側(cè)向位移為ZQT26測(cè)點(diǎn)，位移10.28mm，約為開(kāi)挖深度的4.6%。地連墻側(cè)向位移增量與開(kāi)挖深度成正比，開(kāi)挖深度最大的工況6開(kāi)挖深度為4.75m,位移增量分別為為2.8mm,2.5mm。

3基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置

監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置如圖3。

3.2墻體側(cè)向位移實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

提取測(cè)點(diǎn)ZQT-16、ZQT-26、ZQT-20基坑開(kāi)挖過(guò)程開(kāi)挖階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)值，并繪制各測(cè)點(diǎn)在基坑開(kāi)挖不同階段，其對(duì)應(yīng)的不同深度的側(cè)向水平位移變形曲線如圖4～6。

圖2　ZQT26測(cè)點(diǎn)墻體水平位移變化曲線

圖3　監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖

圖4　ZQ16測(cè)點(diǎn)墻體側(cè)向變形曲線

圖5　ZQT26測(cè)點(diǎn)墻體側(cè)向變形曲線

圖6　ZQT20測(cè)點(diǎn)墻體側(cè)向變形曲線

由圖4,圖5，圖6可以看出，地連墻側(cè)向位移隨基坑開(kāi)挖深度的增加而增加，最后呈現(xiàn)出中間大，兩頭小的“弓肚”形?；娱_(kāi)挖在第一道支撐和第二道支撐時(shí)變形量較小，在這個(gè)階段，開(kāi)挖引起的基坑底部彈性隆起，不會(huì)引起周圍土體的移動(dòng)，地連墻變形主要由于土體的卸載，側(cè)向土壓力的增加引起的。基坑開(kāi)挖在第三，四，五階明顯增加，在這個(gè)階段，開(kāi)挖引起的基坑底部塑性隆起，周圍土體向基坑內(nèi)移動(dòng)，墻體外側(cè)應(yīng)力加大，位移增大。地連墻最大位移在-10m左右，滿足最大位移在開(kāi)挖深度三分之一到三分二范圍內(nèi)。最大側(cè)向位移發(fā)生在ZQT-20監(jiān)測(cè)點(diǎn)，最大位移為10.76mm。

還可以看出，在每個(gè)工況，ZQT26測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比ZQT16測(cè)點(diǎn)的偏大，說(shuō)明建筑物的存在對(duì)墻頂水平位移影響比較明顯；ZQT20測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比ZQT16、ZQT26增加幅度略為加快，這由于ZQT20測(cè)點(diǎn)位于基坑中部附近荷載應(yīng)力分布比較復(fù)雜，充分說(shuō)明基坑開(kāi)挖過(guò)程中的很強(qiáng)的空間效應(yīng)[4]。

4基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬對(duì)比分析

選取工況3即開(kāi)挖一和工況8即開(kāi)挖到基坑底部?jī)蓚€(gè)工況下進(jìn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比分析[5]，如圖7、圖8所示。測(cè)點(diǎn)ZQT16 與ZQT26 處墻體水平位移隨開(kāi)挖的變形實(shí)測(cè)與模擬的變形曲線，其中測(cè)點(diǎn)ZQT26處基坑外圍有建筑物，測(cè)點(diǎn)ZQT16處基坑外圍無(wú)建筑物。

圖7　ZQT16測(cè)點(diǎn)墻體水平位移實(shí)測(cè)值與模擬值對(duì)比

圖8　ZQT26測(cè)點(diǎn)墻體水平位移實(shí)測(cè)值與模擬值對(duì)比

通過(guò)模擬與實(shí)際的對(duì)比分析得出以下結(jié)論：

(1)兩測(cè)點(diǎn)墻體水平位移實(shí)測(cè)值和模擬值在這兩個(gè)工況下的變化曲線趨勢(shì)大體相同，程“弓肚”狀，實(shí)測(cè)值與模擬值的墻體最大水平位移基本發(fā)生在同一位置-10m左右，模擬值比實(shí)測(cè)值稍微偏大，開(kāi)挖到基坑底部時(shí)，最大值相差2.1mm，這說(shuō)明模型的建立、參數(shù)的選取及計(jì)算方法比較合理。

(2)實(shí)測(cè)和模擬都說(shuō)明了基坑開(kāi)挖地連墻水平位移增量與開(kāi)挖深度成正比，水平位移隨基坑開(kāi)挖深度的增加而加大。

(3)當(dāng)開(kāi)挖到第一道支撐時(shí)，實(shí)測(cè)墻體水平位移比比模擬結(jié)果小，說(shuō)明冠梁對(duì)基坑開(kāi)挖初期墻體水平位移的約束起著至關(guān)重要的作用。

(4)墻體模擬數(shù)據(jù)水平位移累計(jì)增量為光滑曲線，工況實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)水平位移累計(jì)增量為波動(dòng)曲線，分析有如下原因：首先是施工過(guò)程中對(duì)土體的擾動(dòng)，模擬工況為一次性加載到位，而實(shí)際工況需一步一步完成[6]；其次，實(shí)際施工過(guò)程中支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力松弛；最后，土體土層的不完全均勻性，而模擬的土層為完全均勻，實(shí)際工況中的土層為不完全均勻，具有波動(dòng)性。

5結(jié)論

合肥地鐵明光路基坑開(kāi)挖過(guò)程中，針對(duì)地連墻的變形規(guī)律，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和模擬數(shù)據(jù)的對(duì)比，本文最后得出以下結(jié)論：

(1)墻體位移呈現(xiàn)中間大，兩頭小的工“弓肚”形。

(2)墻體側(cè)向位移增量與基坑開(kāi)挖深度成正比。

(3)墻體側(cè)向位移在剛開(kāi)挖階段增加不明顯，之后加快變形，開(kāi)挖到基坑底部時(shí)，變形量達(dá)到最大值。最大值在基坑深度三分之一到三分之二范圍處。

參考文獻(xiàn)

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Analysis of Deformation of Continuous Wall of Mingguang Road Station Foundation Pit

LI Wei, ZHANG Xiaozhi

(School of Civil Engineering, Anhui Jianzhu University, Hefei, 230022,China)

Abstract:The subway station foundation pit construction has a great influence on the surrounding environment,cuasing serious influence. In this paper, the method of numerical calculation and analysisof the monitoring data have been adopted to make an analysis deep horizontal displacement of underground continuous wall in excavation process foundation pit in Hefei subway Mingguang Road. The results obtained by the two methods were compared and analyzed, and the results show that horizontal displacement of the diaphragm wall during the excavation of foundation pit present a bow belly shape that is the middle is big,both sides are small. The displacement point of the excavation is gradually decreased with the increase of excavation depth,located roughly between one-third and two-thirds of foundation pit depth range .Conjoined wall horizontal displacement increment is directly proportional to the excavation depth range. The soil property also affects deformation of the support system .The results will provide important referencefor the design of hefei city subway station foundation pit supporting structure .

Key words:deep foundation pit; monitoring; diaphragm wall; horizontal displacement

中圖分類號(hào)：TU411.01

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-8382(2016)01-010-04

DOI：10.11921/j.issn.2095-8382.20160103

作者簡(jiǎn)介：李偉(1989-)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榛娱_(kāi)挖，地基處理。

收稿日期：2015-08-19