軟土場地某地鐵站明挖施工對地面沉降影響研究

王濤龍

（身份證號：62230119850703635X）

軟土場地某地鐵站明挖施工對地面沉降影響研究

王濤龍

（身份證號：62230119850703635X）

在我國現代化城市建設的進程中，地鐵線路的規劃建設已經曾為一項重要的工程項目，地鐵已經在一定程度上展示著一座城市的文明。但是隨著工程建設的推進，在一定程度上對軟土環境造成了很大影響。本文通過對地鐵工程的全面研究，針對在基坑開挖過程中對周邊地質環境造成的影響進行了系統探討，并針對其對地面沉降產生的影響進行了系統闡述。

軟土場地；地鐵工程；地面沉降

前言：在城市工程的系統建設過程中，地鐵工程已經逐漸成為城市交通中必不可少的項目工程，并且隨著工程規模的擴大，對人們出行和生活產生一系列影響。但是這一工程在推進過程中，逐漸顯現出了對軟土地面的影響，隨著工程數量的增加，這一影響在進一步擴大。在這種情況下，針對地鐵工程對軟土場地產生的具體影響進行研究，就成為一件必要的事情。

一、軟土的主要性質

我國軟土主要在沿海地區分布，從地理區域上進行劃分主要分為以下幾區[1]。首先是珠江三角洲地區軟土，其次是深圳地區軟土，再次是福建沿海軟土，最后是浙江沿海軟土，除此之外，還有上海軟土、天津軟土以及連云港軟土等。在浙江寧波的附近地區的軟土區，是比較有代表性的軟土區域，厚層軟土在這一區域有著較大的覆蓋面積。寧波的軟土區有著較為典型的軟土土質，其中不僅有海綿結構，同時還有層理結構，厚層狀軟土有著極高的壓縮性，在天然含水量以及天然孔隙比等方面的參數都較為典型，不僅壓縮性較高，同時還有著較高的靈敏度。在這樣的土質環境中，不僅強度不高，而且還有著極強的透水性，在這種情況下將會發生較為嚴重的地面沉降。這一地區的軟土不僅厚度很大，同時分布也十分廣泛。在這種情況下進行地鐵工程施工，將會在巖土工程方面出現很多問題。

首先軟土層的廣泛分布，將會引起嚴重的地面沉降[2]。這在寧波地區已經形成了大規模的地質災害，在這種情況下，城市地下結構將會受到嚴重影響，并且會發生持續性的沉降。如果任由這種沉降狀態長期存在，將會在一定程度上損害到地鐵管線，使得管片裂隙逐漸增加，工程將會出現嚴重的滲水現象，更嚴重的甚至有可能在透水的情況下出現災害事故。

其次，在針對深基坑工程進行具體開挖過程中，需要使得基坑工程保持在穩定狀態，同時周邊建筑物也不能夠受到影響，地下設施的安全也需要進行保證，在這種情況下進行支護結構的設置將需要投入高成本的資金，并且將會存在很大程度的風險。

再次，在針對軟土層的進行具體的盾構施工過程中，施工將會產生一定程度的擾動，使得土體呈現程度較大的沉降，這樣一來地下設施將會受到嚴重影響，在此基礎上還將會對地鐵構成一定程度的安全威脅。

最后，軟土地區的土質，不能夠形成較大程度的摩擦阻力[3]。面對這種情況，必須在進行支護結構設置過程中，增加支護深度，在這種情況下，工程造價將會無形中增加。

二、地下連續墻支護體系設計

在針對地下連續墻進行具體的支護體系設計過程中，有著常規的支護結構標準，第一，在針對基坑工程進行具體的開挖操作中，需要維護地下結構的穩定，使得支護結構系統能夠在一定程度上保持堅固。第二，在針對當下結構進行具體的開挖施工時，使得基坑工程內部能夠在含水量方面保持在標準參數范圍內[4]。最后如果支護結構發生形變，需要保證整個結構系統能夠控制在標準范圍內，從而確保結構系統能夠穩固安全。在以上條件都能夠符合相關標準的情況下，整個地下基坑工程才能夠在具體施工過程中，避免對周邊環境造成一定程度的破壞，從而保證相關設施和基坑能夠不受到損害。

三、有限元基本理論

在有限元的理論體系中，能夠針對非線性問題以及復雜邊界問題進行具體處理，同時還能夠將非均質問題進行有效解決。從專業角度來講，巖土工程存在著幾個方面的結構特征：首先，地應力場存在著一定的獨立性，不依托于結構體系存在，即使不對工程進行具體的問題分析，應力同樣會在土層中存在，并且土體不會發生位移。其次只有應力-應變本構之間才會在土體中存在著復雜的關系，并且存在著極為明顯的非線性特征。針對不同類型的土質條件，或者更為復雜的巖土工程問題，利用有限元理論都能夠進行妥善解決。在這種情況下，針對地鐵工程的巖土工程問題利用有限元理論，已經逐漸成為重要的手段。

從現實狀況來看，利用三維有限元將會花費太長的時間進行計算，因此這種方式只有在進行特殊工程時，才能夠得到應用。然而通過二維有限元的方式，將能夠使得基坑工程的問題得到簡化，用處理平面問題的方式進行具體處理。但是二維有限元只有針對基坑中部才能夠得到更加精確的結果，在針對邊緣部位時將會產生較大程度的誤差。在三維模型中針對基坑工程需要對空間的尺寸效應進行充分考慮，并且作出科學合理的選擇?；庸こ讨挟a生最大位移的位置，通常情況下都處于基坑工程的中間部位，在坑角附近的位置較少出現大幅度位移，針對這種情況利用二維模型，同樣能夠取得理想的精準效果。

四、兩種模型結果差異產生原因以及驗證

4.1 土體沉降比較和驗證

通過相關統計數據能夠明確得知，標準的最大沉降值與實測值之間存在著一定程度的誤差，實測值通常大于標準值，在這種情況下，模型才算是整體上趨于合理。但是在模型中各方面條件都過于標準化和理想化，能夠做出均勻的土層劃分，但是在實際情況中，地下工程會與周邊建筑之間產生一定程度的荷載或者動載作用，在這種情況下，實測值將會大于計算值。在這種情況下，二維模型將會展現出一定的優勢，更接近真實沉降。

4.2 基坑隆起比較和驗證

在針對基坑隆起進行具體比較過程中，兩種模型之間相差無幾，最大隆起的計算值都小于實測值，在這種情況下，模型才算合理，并且兩種模型之間在計算結果上相差無幾。這在一定程度上說明，二維模型能夠對實際工程起到很好的模擬效果。

4.3 連續墻水平位移比較和驗證

在針對地下連續墻進行水平位移方面的具體比較過程中，實測數值要大于計算數值，這樣的模型才是合理的。但是在模型系統中，地下連續墻是作為一項系統的整體存在著，并沒有將分解特性展現出來，并且地下連續墻在模型中的剛度被假設在均勻狀態，忽視了施工過程中無可避免的誤差，在這種情況下針對工程剛度的計算值要大于工程剛度的實際值，所以地下連續墻在模型中，產生的變形更小。在地下連續墻的水平位移上，二維模型的數值比三維模型的數值大，這在一定程度上說明了在二維模型中，忽視了地下連續墻的整體性，但是在三維模型系統中，關注到了這一點，并且強調了連續墻的閉合整體性。在這種情況下，三維模型能夠表現出更加優越的承載性能，并且產生的形變相對較小。

結語：在軟土場地中進行地鐵工程的具體開挖工作，將會對周邊環境造成一定程度的影響，同時還將產生一定程度的地面沉降，這將會對地下工程造成較為嚴重的結構破壞。在這種情況下，通過地下支護的方式進行維護，是一種較為有效的措施，通過模型針對工程狀況進行具體計算，將能夠得到精確客觀的數據，從而保證地鐵工程能夠在科學數據的指引下進行。在這種情況下，就需要針對不同的工程情況，選擇針對性的模型進行計算。

[1]宋曉東.軟土場地某地鐵站明挖施工隊地面沉降影響研究[J].哈爾濱工業大學學報，2012，2（12）：10-13.

[2]張偉.軟土場地某地鐵站基坑施工降水對地面沉降影響研究[J].哈爾濱工業大學學報，2014，2（06）：20-25.

U45

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1007-6344（2015）08-0307-01