曹 洋

（鎮(zhèn)江市公共住房投資建設(shè)有限公司 江蘇鎮(zhèn)江 212000）

1 工程概況

本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，北側(cè)地下室外墻邊線距用地紅線10.10m，紅線外為規(guī)劃道路；東側(cè)為后期用地；南側(cè)地下室外墻邊線距用地紅線26～40m，地下室外墻邊10m左右為已施工完成的8、9號(hào)樓（以封頂），紅線外為規(guī)劃道路；西側(cè)地下室邊線距用地紅線最近約5.0m，紅線外為后期待建學(xué)?？盏亍Ｄ蟼?cè)與軌道交通線工程醫(yī)院站區(qū)間相臨，地下室外墻邊線距用地紅線約42.38m?；涌偯娣e約為9300.00m2，周長(zhǎng)420.00m。

2 工程與水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地貌單元屬于長(zhǎng)場(chǎng)地地貌單元為長(zhǎng)江Ⅲ級(jí)階地，局部有小的沖溝發(fā)育，沖溝內(nèi)分布有可塑狀態(tài)粘性土。地勢(shì)較平坦，地面標(biāo)高變化在29.87～30.68m。擬建場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層構(gòu)造通過，主要地層連續(xù)，也未發(fā)現(xiàn)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)痕跡，故場(chǎng)地是穩(wěn)定的，適宜建筑。根據(jù)鉆探揭露，結(jié)合原位測(cè)試成果，地質(zhì)勘察土層范圍內(nèi)主要涉及土層如下：

①雜填土（Qml）：雜色，主要由碎石及黏性土、建筑垃圾等組成，局部為基礎(chǔ)和混凝土地坪，堆積時(shí)間大于十年，局部為新近回填。

②層粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰褐色夾黃褐色，可塑，含鐵錳質(zhì)氧化物斑點(diǎn)，無搖震反應(yīng)，切面光滑，干強(qiáng)度中等。

③層粉質(zhì)黏土（Q3al）：黃褐-褐黃色，局部褐紅色，硬塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及灰白色高嶺土團(tuán)塊，切面光滑有光澤、無搖振反應(yīng)、干強(qiáng)度高、韌性高。

④層粉質(zhì)黏土（Q2al+pl）：淺黃色，硬塑，含少量鐵錳質(zhì)氧化物夾大量灰白色高嶺土，稍有光澤，無搖振反應(yīng)、干強(qiáng)度高、韌性高。

④1層含礫粉質(zhì)黏土（Q2al+pl）：棕紅色，硬塑，含少量鐵錳質(zhì)氧化物，夾少量灰白色高嶺土，團(tuán)塊狀，礫石含礫約5%，粒徑0.5～2.0cm，多呈次圓狀。

⑤2層含黏性土粉細(xì)砂（Q2al+pl）：淺黃色，中密，飽和，主要成分為石英、長(zhǎng)石，含25～40%的黏性土。

⑥卵石（Q1al）：棕黃色，中密，飽和，主要成分為石英、長(zhǎng)石，粒徑6～9cm，約占50%，其余由粉細(xì)砂充填。

⑦1層強(qiáng)風(fēng)化泥巖（S2f）：棕黃色，結(jié)構(gòu)構(gòu)造已大部分破壞，巖芯較完整，多呈土柱狀，由黏土礦物水云母、高嶺石和少量石英、長(zhǎng)石粉砂屑等組成。

⑦2層中風(fēng)化泥巖（S2f）：黃綠色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，裂隙不發(fā)育。巖芯較完整，多呈柱狀、長(zhǎng)柱狀，節(jié)長(zhǎng)5～40cm，巖芯采取率80～95%，RQD80～90%，屬極軟巖類，巖石基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類。

各層物理力學(xué)參數(shù)，見表1。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)

擬建場(chǎng)地鉆探揭露深度范圍內(nèi)地下水類型有上層滯水、孔隙承壓水兩種：

（1）上層滯水：主要賦存于雜填土①中，受地表水及大氣降水的滲透補(bǔ)給，水位及水量隨季節(jié)變化，未形成統(tǒng)一穩(wěn)定的水位。勘探期間測(cè)得上層滯水穩(wěn)定水位埋深為1.1～9.2m。

（2）孔隙承壓水：與周邊湖泊有水力聯(lián)系，主要賦存于下部粉砂（地層代號(hào)⑤-2）和卵石（地層代號(hào)⑥）的孔隙之中，水量較豐富，擬建場(chǎng)地內(nèi)承壓水穩(wěn)定水位其埋深分別為15.8～16.1m。

3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇

本工程基坑圍護(hù)方案選擇時(shí)考慮了如下因素：

（1）基坑開挖深度大，安全要求等級(jí)高；

（2）基坑距用地紅線近，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)不能超出用地紅線范圍；

（3）基坑距離周邊建筑物較近，支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建筑變形要求高；

（4）局部施工場(chǎng)地有限，不能采用放坡卸土方案。

由于本基坑施工難度較大，必須選擇一種確保安全、經(jīng)濟(jì)的同時(shí)又具有成熟設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)的基坑圍護(hù)方案，以達(dá)到高效、經(jīng)濟(jì)目的。

基坑支護(hù)方案選擇思路為：受用地紅線的限制以及建筑物變形要求高的特點(diǎn)，可供選擇的支護(hù)方案為灌注樁+內(nèi)支撐方案、灌注樁+錨桿、懸臂樁方案，其余場(chǎng)地空曠位置采用放坡支護(hù)。該方案目前已有很多成功案例[1～3]。靠近地鐵車站處支護(hù)剖面如圖1所示。

圖1 支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面

4 有限元模型分析

根據(jù)本基坑與鄰近地鐵結(jié)構(gòu)的空間立體關(guān)系以及基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工特點(diǎn)，選取了一個(gè)典型斷面進(jìn)行有限元計(jì)算分析。MIDAS平面有限元模型中，采用平面應(yīng)變單元模擬地層、圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用梁?jiǎn)卧M車站主體結(jié)構(gòu)[4～5]。計(jì)算模型范圍以基坑外輪廓為基準(zhǔn)，外擴(kuò)不小于30m（約2倍基坑深度）而建立。有限元模型的邊界條件為；模型底部約束豎向位移，模型左右兩側(cè)約束水平向位移。

按照最不利工況原則，根據(jù)平面位置關(guān)系，現(xiàn)對(duì)本基坑選取兩個(gè)典型較不利剖面進(jìn)行二維計(jì)算：

地下室基坑開挖對(duì)地鐵工程某醫(yī)院站的影響分析。模型參數(shù)同圖2。

圖2 有限元分析模型

為反映初始應(yīng)力狀態(tài)及施工過程，本次計(jì)算共分7個(gè)施工步驟進(jìn)行，如表2。

通過數(shù)值計(jì)算，車站主體結(jié)構(gòu)的橫向位移云圖詳見圖3。

表2 施工工況

圖3 工況4車站主體結(jié)構(gòu)橫向位移云圖（車站主體結(jié)構(gòu)施工完成）

由圖3可以看出，車站主體結(jié)構(gòu)完成時(shí)，地鐵產(chǎn)生約0.0564mm的位移。下一步工況將地鐵車站主體結(jié)構(gòu)的位移歸零來分析基坑施工開挖期間，車站主體的位移。

圖4 工況5車站主體結(jié)構(gòu)橫向位移云圖（位移重置為零）

圖5 工況6車站主體結(jié)構(gòu)橫向位移云圖（基坑施工灌注灌注樁）

由圖5可以發(fā)現(xiàn)，基坑施工鉆孔灌注樁期間，地鐵車站主體產(chǎn)生約0.0316mm的位移，該位移較小，滿足設(shè)計(jì)要求，如圖6所示。

當(dāng)基坑開挖至坑底處時(shí)，地鐵車站主體的水平位移為0.029mm。根據(jù)城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全控制指標(biāo)值（表3）可知，該位移是滿足要求的。

圖6 工況7車站主體結(jié)構(gòu)橫向位移云圖（土方開挖，開挖到基底）

表3 城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全控制指標(biāo)值

地鐵車站主體結(jié)構(gòu)的豎向位移云圖詳見圖7～10。

圖7 工況4地鐵區(qū)間豎向位移云圖（車站主體結(jié)構(gòu)施工完成）

圖8 工況5車站主體結(jié)構(gòu)豎向位移云圖（位移重置為零）

由圖3～10可知：通過利用MIDAS/NX對(duì)該項(xiàng)目最不利斷面的分析，由基坑二維平面整體水平、支護(hù)結(jié)構(gòu)位移以及對(duì)地鐵車站的變形影響分析的結(jié)果可知，該支護(hù)體系是合理的。

主要計(jì)算分析基坑施工開挖對(duì)地鐵的影響，由計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)完成基坑土體開挖后，車站主體結(jié)構(gòu)的最大水平變形為0.294mm<10mm（向基坑方向）；車站主體結(jié)構(gòu)的最大豎向變形為2.216mm<10mm（沉降）。

圖9 工況6車站主體結(jié)構(gòu)豎向位移云圖（基坑施工灌注灌注樁）

圖10 工況7車站主體結(jié)構(gòu)豎向位移云圖（土方開挖，開挖到基底）

5 結(jié)論

（1）通過二維模型計(jì)算可知，地鐵車站結(jié)構(gòu)變形都在可控制范圍內(nèi)。計(jì)算結(jié)果與理正計(jì)算結(jié)果相比較偏小，均在合理范圍以內(nèi)，說明設(shè)計(jì)是合理的。

（2）本基坑方案采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠的，且對(duì)周邊環(huán)境的影響較小。但由于地下工程施工的不確定性和不可預(yù)見性，在施工過程中尚需采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確保周邊地鐵的安全。