方騰飛

西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院（710054）

淺析黃土地基地鐵深基坑變形控制

方騰飛

西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院（710054）

黃土地區(qū)深基坑開挖由于土質(zhì)的特殊性，往往引起基坑變形過大的現(xiàn)象。西安和蘭州作為西北地區(qū)修筑地鐵的兩個(gè)城市，在黃土地區(qū)地鐵車站深基坑變形控制方面擁有很好的經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，文章試圖分析黃土地基深基坑變形的機(jī)理，并提出一些控制措施。

黃土地基；深基坑；變形控制；監(jiān)測

0 引言

深基坑工程是集巖土，地下結(jié)構(gòu)以及地下施工技術(shù)于一體的綜合工程，伴隨著城市地下空間的開發(fā)利用，深基坑的范圍和深度也隨之增大。濕陷性黃土是一種在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞并發(fā)生顯著附加下沉的黃土[1]。黃土遇水濕陷后，基坑內(nèi)外土體的應(yīng)力場受到擾動(dòng)是引起基坑變形的一個(gè)重要因素?；幼冃慰刂屏恐笜?biāo)主要包括位移、沉降、隆起及其速率[2]。黃土地基深基坑變形控制研究不僅可以保證基坑自身的安全，也可以減少鄰近建筑物的不均勻沉降。

1 黃土地區(qū)地鐵深基坑變形研究現(xiàn)狀

國內(nèi)諸多學(xué)者對(duì)西安地鐵深基坑變形規(guī)律做了研究，任建喜[3]等利用FLAC軟件模擬西安地鐵2號(hào)線北大街工程，得出鋼支撐和錨索對(duì)深基坑變形有明顯的限制作用。

任永忠[4]等對(duì)蘭州Ⅳ階地內(nèi)深基坑進(jìn)行檢測及變形分析，得出了現(xiàn)場監(jiān)測對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)和施工具有重要的作用意義，需要?jiǎng)討B(tài)信息化施工。

2 黃土地基深基坑變形機(jī)理

西安地鐵深基坑主要多建造于黃土梁洼及梁間洼地，土質(zhì)主要是黃土和黃土狀土。蘭州地鐵深基坑主要多建造于黃河階地，不同等級(jí)階地的土層分布也不同，土層分布中主要是黃土狀土及其卵石。

西安地區(qū)地鐵深基坑變形表現(xiàn)為“凹槽式”，支護(hù)樁的變形主要是“懸臂形”和“中凸形”。蘭州地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移量最大值由深基坑開挖深度決定，基坑周邊土體的沉降量與坑邊的距離成反比。

隨著基坑開挖深度的增加，維護(hù)體受到基坑外側(cè)土體的主動(dòng)土壓力增加，鋼管內(nèi)支撐軸力也會(huì)隨之增加，維護(hù)體可能會(huì)發(fā)生側(cè)移。鋼管內(nèi)支撐剛度不能滿足正常工作的需求時(shí)，地面出現(xiàn)沉降，墻體發(fā)生位移。

坑外地表的沉降主要是因?yàn)榛油馔馏w內(nèi)水分的遷移,從而使得坑外土體孔隙水壓力消散，有效應(yīng)力增加發(fā)生固結(jié)。

3 黃土地區(qū)深基坑變形控制措施

3.1 濕陷性控制

當(dāng)基坑地基土受到周圍地表水的滲流或坑內(nèi)開挖導(dǎo)致降排水不暢時(shí)，濕陷性會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生。因而，切斷浸水水源和降排水就尤為重要，可以從以下三個(gè)方面著手:

及時(shí)監(jiān)測基坑水位的升降變化情況。

對(duì)基坑外周鋪設(shè)的管道、排水井、排水渠進(jìn)行適當(dāng)?shù)母綦x，防止水滲入周圍土層內(nèi)。

基坑內(nèi)的土體在不連續(xù)開挖時(shí)，設(shè)計(jì)標(biāo)高以上應(yīng)保持300～500 mm厚土層，待繼續(xù)施工時(shí)挖除。

3.2 選擇合理的支護(hù)類型

常見的明挖基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式有五種：拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)、重力式擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘支護(hù)、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)。由于黃土直立性良好且具有一定的自穩(wěn)能力，因而開挖深度小于10 m時(shí)選取土釘墻支護(hù)不僅施工方便，造價(jià)也相對(duì)低廉，在甘肅地區(qū)受到青睞。鋼筋混凝土排樁加內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)由于鋼管支撐剛度大，控制基坑變形效果好，故西安地區(qū)多采用此法。

3.3 提高基坑監(jiān)測的質(zhì)量

1）支護(hù)樁樁頂位移。通過對(duì)樁頂端設(shè)置有效的監(jiān)測點(diǎn)，從而觀察樁頂?shù)奈灰?。此外，在基坑開挖后要及時(shí)澆筑混凝土墊層，防止因時(shí)空效應(yīng)對(duì)基坑產(chǎn)生的不良隱患。新時(shí)期下，可利用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)開發(fā)無人值守自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，推進(jìn)信息化監(jiān)測的應(yīng)用。

2）深層水平位移。鋼管內(nèi)支撐應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性的要求，施加預(yù)應(yīng)力時(shí)應(yīng)滿足預(yù)應(yīng)力的工藝要求，焊接質(zhì)量合格?；由疃瘸^2 m，深層水平位移會(huì)逐漸減小。

3）墻后土體沉降。通過在圍護(hù)墻體的外周設(shè)置均勻的監(jiān)測點(diǎn),利用水準(zhǔn)儀或者電子設(shè)備進(jìn)行測量。

4 小結(jié)

隨著西安、蘭州等西部地區(qū)地鐵及城市地下綜合管廊的建設(shè)，研究黃土對(duì)于深基坑工程的影響就非常重要。深基坑變形不僅影響到工程的質(zhì)量，而且會(huì)帶來安全生產(chǎn)的隱患?；诖?，有效合理的監(jiān)測手段及信息化監(jiān)測方法對(duì)于變形預(yù)警顯得尤為重要，在監(jiān)測控制過程中需要注意樁頂?shù)乃轿灰坪统两?，?duì)地表沉降數(shù)據(jù)認(rèn)真分析找出原因以便及時(shí)處理。對(duì)于基坑外圍濕陷性強(qiáng)的黃土體應(yīng)阻止浸水，以免發(fā)生不安全的基坑事故。

[1]趙丕琴.濕陷性黃土地基危害的防治[J].甘肅科技，2004,(10):137-138.

[2]李云安，張鴻昌，糜崇蓉.深基坑工程變形控制及其影響因素的有限元分析[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2001(4):1-5.

[3]任建喜，張引合，張琨，等.西安地鐵車站深基坑FLAC模擬研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2011(3):90-93.

[4]任永忠，朱彥鵬，周勇.蘭州Ⅳ階地內(nèi)某深基坑位移監(jiān)測及變形分析[J].蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017(2):1-7.