王森輝

（福建六建集團(tuán)有限公司 福州350014）

0 引言

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市更新建設(shè)的步伐也隨之加快。城市地鐵車站周邊的住宅、商業(yè)等建筑物也如“雨后春筍”般拔地而起，則不可避免地在臨近地鐵周邊建造建筑物地下室，然后基坑開挖由于卸土或者降水可能會(huì)對(duì)鄰近環(huán)境［1-5］產(chǎn)生擾動(dòng)，所以分析其影響程度，對(duì)基坑開挖的安全及穩(wěn)定性顯得尤為重要［6-9］。本文針對(duì)福州地區(qū)臨近地鐵車站的某基坑進(jìn)行討論，分析了基坑圍護(hù)方案的可行性及安全性，以便于今后為類似項(xiàng)目提供參考案例。

1 基坑概況

本基坑?xùn)|西向約63.6 m，南北向約45.5 m，整平后場(chǎng)地絕對(duì)標(biāo)高為+3.8 m。根據(jù)相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)圖紙，部分頂板覆土約為1.5 m。建筑標(biāo)高±0.00 為+4.08 m，底板厚900 mm，墊層厚150 mm，故基坑深度約9.9 m。

2 土層情況及周邊條件

2.1 土層情況

本工程場(chǎng)地為空地，局部存在水泥地坪；地形較平坦，實(shí)測(cè)勘探點(diǎn)地面標(biāo)高在3.89～3.42 m 之間，施工前場(chǎng)地整平至絕對(duì)標(biāo)高3.7 m位置。

本基坑坑內(nèi)土層為①、②、③、③夾、④等土層，如圖1所示，基坑坑底主要位于④層。

圖1 地質(zhì)剖面Fig.1 Geological Profile

2.2 周邊構(gòu)筑物概況

現(xiàn)狀地鐵車站為地下箱體結(jié)構(gòu)，站體縱向沿東西布置，主體尺寸為323.8 m×22.6 m，東、西兩端設(shè)端頭井連接盾構(gòu)區(qū)間，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為800 mm厚地墻，在使用階段一同承受側(cè)向水土壓力。車站底板埋深約17.5 m，車站圍護(hù)外邊線距離本地塊基坑圍護(hù)外邊線約17 m，如圖2所示。

3 基坑圍護(hù)方案

3.1 圍護(hù)方案的總體思路

根據(jù)挖深及周邊環(huán)境，基坑鄰近地鐵車站一側(cè)采用800 mm 厚地墻圍護(hù)，局部與車站出入口共用圍護(hù)結(jié)構(gòu)，豎向設(shè)置2 道混凝土內(nèi)支撐（第1 道為800 mm×800 mm，第2道為1 000 mm×800 mm）的基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案，如圖2所示。

圖2 鄰近地鐵側(cè)基坑剖面Fig.2 Profile of Foundation Pit near the Subway

3.2 車站側(cè)基坑開挖工序

本工程深基坑開挖采用自上而下順作法，先施作圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系，滿足強(qiáng)度后進(jìn)行卸土施工，卸土直至坑底并及時(shí)澆筑墊層及底板，達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行分部回筑并拆除混凝土支撐。具體施工工況如圖3所示。

圖3 基坑開挖工序Fig.3 Process of Foundation Pit Excavation

4 有限元分析

4.1 數(shù)值模型建立

采用通用有限元計(jì)算軟件，建立二維有限元分析模型，如圖4所示。

圖4 有限元計(jì)算模型Fig.4 Finite Element Calculation Model

4.2 計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)圖5、圖6、可知，基坑圍護(hù)墻側(cè)向水平位移18.0 mm，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程：JGJ 120-2012》規(guī)定，支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向水平位移限制為39.6 mm，基坑開挖安全性得到了保證。地鐵車站的水平及豎向位移均小于10 mm，滿足地鐵運(yùn)用管理變形控制要求。

圖5 位移計(jì)算云圖Fig.5 Cloud Diagram of Displacement Calculation

4.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊建（構(gòu)）筑物及地下管線的變位、沉降和預(yù)報(bào)施工中出現(xiàn)的異常情況［10］，并正確指導(dǎo)施工?；邮┕r(shí)須對(duì)工程本體（主體、基坑圍護(hù)）和周邊環(huán)境（建、構(gòu)筑物、管線、道路、地表等）進(jìn)行第三方監(jiān)測(cè)，地鐵車站和區(qū)間可委托地鐵維護(hù)公司進(jìn)行監(jiān)測(cè)，建立嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息化施工。具體的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

圖6 車站處位移Fig.6 Displacement at the Station

表1 基坑開挖基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Tab.1 Foundation Pit Excavation Monitoring Data

4.4 基坑開挖安全性處理措施

由圖5、圖6及表1可知，由于基坑開挖深度不深，且距離地鐵車站較遠(yuǎn)，在土體卸載過程中，基坑圍護(hù)變形及地鐵車站變形均滿足規(guī)范條文要求，且地鐵車站變形值均在10 mm 以內(nèi)，滿足地鐵運(yùn)營(yíng)變形控制要求，在可控范圍內(nèi)。

⑴ 按設(shè)計(jì)精心實(shí)施地基加固，增加被動(dòng)土體強(qiáng)度，減小基坑位移。

⑵ 根據(jù)本工程的基坑平面形狀及支撐布置等參數(shù)，合理布置基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)其變形。

⑶ 基坑開挖中采用時(shí)空效應(yīng)原理，快挖快撐以減少基坑位移。

⑷ 基坑開挖階段井點(diǎn)降水曲線必須封閉在基坑內(nèi)。

⑸ 由底板澆筑至頂板期間，合理安排“拆”、“澆”工序，防止在此期間圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。

⑹ 重要構(gòu)筑物附近預(yù)設(shè)跟蹤注漿孔作為后備措施。

5 結(jié)論

本文以福建某臨近既有地鐵車站的深基坑為研究背景，借助有限元數(shù)值分析方法，建立了二維基坑開挖數(shù)值模型，對(duì)基坑開挖引起的臨近構(gòu)筑物的變形進(jìn)行了研究。主要結(jié)論如下：

⑴ 深基坑開挖隨著坑底土的卸載，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向水平位移沿著頂部往下逐漸增大，直到達(dá)到最大水平位移。

⑵ 圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向最大水平位移為18 mm，最大變形發(fā)生在坑底附近，在施工過程中，開挖至坑底標(biāo)高時(shí)應(yīng)盡快澆筑結(jié)構(gòu)墊層及底板，必要時(shí)可在墊層內(nèi)增設(shè)少量鋼筋。

⑶ 通過設(shè)計(jì)計(jì)算和有限元模擬2種手段分析，無論是基坑變形還是周邊環(huán)境影響，均在允許范圍之內(nèi)，技術(shù)方案安全可行。同時(shí)，結(jié)合施工過程中的監(jiān)測(cè)，實(shí)行信息化施工，可以確保本工程基坑工程的安全、可控。