馮孝杰 吳志榮 龐 晉

（杭州市地鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，浙江 杭州 330100）

1 工程概況

車站主體結(jié)構(gòu)為地下兩層雙柱三跨矩形框架結(jié)構(gòu)，基坑采用明挖順作法施工。車站外包長(zhǎng)度191.2 m，基坑標(biāo)準(zhǔn)段寬度19.9 m，端頭井寬23.8 m，標(biāo)準(zhǔn)段深16.2 m，端頭井深約17.8～18.2 m。

基坑圍護(hù)平面及地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

圖1 ZQT1～20點(diǎn)地墻水平位移分布

測(cè)點(diǎn)分別位于距離基坑內(nèi)邊緣2、7、12、20、30、45 m的位置。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚0.8 m、深29 m的地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐的方式，第一道內(nèi)支撐為0.8 m×0.8 m的鋼筋混凝土支撐，第二至第六道采用Ф609 mm×16 mm鋼管支撐。

代表性位置關(guān)鍵施工階段如圖2所示。

圖2 ZQT1、3、5、7、9、11點(diǎn)地墻水平位移分布

2 地連墻水平位移分析

2.1 地連墻水平位移空間分布

墻（樁）體水平位移是基坑監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容，是圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形特性的直接反映，也是考察圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全性能的重要指標(biāo)。

地墻頂部（0.5 m深處）水平位移量在3 mm以內(nèi)，第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐能有效控制基坑上部的位移變形。

2.2 地連墻水平位移時(shí)間發(fā)展

本工程關(guān)鍵施工節(jié)點(diǎn)時(shí)的墻體水平位移曲線，如圖3、圖4所示。

圖3 西端頭ZQT3點(diǎn)地連墻水平位移

圖4 中段ZQT11點(diǎn)地連墻水平位移

ZQT3是位于最先開挖的西端頭井南側(cè)地墻測(cè)斜代表點(diǎn)，ZQT11是最后開挖的中段地墻測(cè)斜代表點(diǎn)。

由圖3中曲線可知，第一道鋼筋混凝土支撐有效限制墻頂?shù)乃轿灰?。隨著基坑開挖的進(jìn)行，地墻最大水平位移的深度位置逐漸下移，在開挖到第四道鋼支撐下方之前，最大水平位移位置處在開挖面以下；開挖至第四道和第五道鋼支撐之間（挖深10.5～13.5 m）時(shí)，最大水平位移位置下移趨勢(shì)減緩，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘幵陂_挖面上；底板澆筑完成后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形發(fā)展趨于穩(wěn)定，最大水平位移位置處在13.5 m深處，即3/4H（H為基坑開挖面深度）處。

（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的初始值和最終穩(wěn)定值（澆筑底板后）比端頭處大，是因?yàn)橹卸巫詈箝_挖，在其兩側(cè)的施工段土方開挖影響了本段范圍的土體應(yīng)力狀態(tài)，造成土體產(chǎn)生位移場(chǎng)并傳遞給圍護(hù)墻體[1]。墻頂附近幾乎沒有初始側(cè)向變形，體現(xiàn)了相鄰施工段的第一道鋼筋混凝土支撐的支撐效果優(yōu)于下方的鋼支撐，也說明本工程中第一道鋼筋混凝土的及時(shí)架設(shè)和施作質(zhì)量實(shí)現(xiàn)了限制墻頂側(cè)向變形的設(shè)計(jì)目的。

（2）中段比端頭井的開挖深度小，但墻體水平位移的增長(zhǎng)速率和最終增長(zhǎng)值比端頭井處高，基坑的平面形狀呈矩形，長(zhǎng)寬比較大（約9.5∶1），端部有短邊地墻約束，中部缺少約束。

影響墻體水平位移及其最大值所在位置的主要因素有地連墻插入比、地連墻厚度、坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)深層土體加固措施、坑底附近及以下的土層性質(zhì)等。相關(guān)研究結(jié)果表明，隨著墻底以上軟土厚度的增加，最大側(cè)移的深度位置略有下降的趨勢(shì)，但趨勢(shì)不顯著，因此坑底以上土層模量的降低對(duì)墻體最大側(cè)移的深度位置加深的影響不大。

本案例中地墻最大水平位移的深度位置位于3/4H以下，超過相關(guān)文獻(xiàn)總結(jié)的2/3H。這種變形特性與以黏質(zhì)粉土為主，與夾有黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土等土層的軟土地質(zhì)條件有關(guān)，特別是受坑底以下黏質(zhì)粉土和黏土層的影響。墻體最大側(cè)移量約為0.35%H。

3 坑外地表沉降分析

周邊地表沉降分布形態(tài)與圍護(hù)墻（樁）體的變形特征密切相關(guān)，本工程案例地表沉降形態(tài)為凹槽形，對(duì)應(yīng)的墻（樁）體變形形態(tài)為內(nèi)凸形。已有工程實(shí)踐和研究表明，凹槽形地表沉降最大位置一般距離樁墻0.4～0.7H處。地墻ZQT3測(cè)斜點(diǎn)旁的地表沉降測(cè)點(diǎn)DBC3-1～6曲線如圖5所示，ZQT11測(cè)斜點(diǎn)旁的地表沉降測(cè)點(diǎn)DBC11-1～6曲線如圖6所示。

圖5 西端頭DBC3-1～6點(diǎn)地表沉降曲線

圖6 中段DBC11-1～6點(diǎn)地表沉降曲線

在基坑端頭附近，最大地表沉降量為-57.6 mm，即0.32%H，位于距坑內(nèi)邊緣7～8 m處，即0.38～0.44H范圍。在基坑中段，最大地表沉降量為-93.8 mm，即0.58%H，位于距坑內(nèi)邊緣10～12 m處，即0.62～0.74H。

坑外地表沉降與圍護(hù)墻（樁）體變形在量值和形態(tài)分布方面都具有相關(guān)性，地表沉降又能反映出土體深層位移場(chǎng)的分布。地表沉降和圍護(hù)墻體水平位移無量綱化處理后的結(jié)論如表1所示。

表1 地表沉降和圍護(hù)墻體水平位移無量綱化分析

4 結(jié)語

（1）隨著基坑開挖進(jìn)行，地墻最大水平位移的深度位置逐漸下移，但下移趨勢(shì)逐漸減緩，挖深至10.5～13.5 m時(shí)，最大水平位移位置轉(zhuǎn)變?yōu)樘幵陂_挖面上。

（2）地墻最大水平位移的深度位置位于3/4～4/5H以下，場(chǎng)地主要分布以黏質(zhì)粉土為主的軟土是造成這種結(jié)果的主要原因，為了控制圍護(hù)墻（樁）最大變形量值及位置，除了考慮墻（樁）截面尺寸和插入比是影響因素外，還應(yīng)注意控制坑底土體加固的質(zhì)量和效果。

（3）長(zhǎng)寬較大的矩形基坑，由于端頭加固固結(jié)土體的原因，導(dǎo)致開挖更深處的基坑端部墻體變形和地表沉降小于開挖較淺處的基坑中部。

（4）在以黏質(zhì)粉土為主的軟土地區(qū)，最大地表沉降位置距離基坑內(nèi)壁約0.4～0.7H，無量綱化最大地表沉降與最大墻（樁）體水平位移比值約為1.66～1.71。