無錫地區環形支撐地鐵深基坑變形特性分析*

田　嬌　朱金波

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司　貴陽　550081)

無錫地區環形支撐地鐵深基坑變形特性分析*

田嬌朱金波

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司貴陽550081)

摘要結合無錫地區某環形支撐地鐵車站深基坑監測數據，分析了地下連續墻受力變形規律，并推薦了無錫地區環形支撐地鐵車站基坑圍護結構受力變形的合理計算方法，對比分析了支撐內力的監測值與計算值，驗證了環形支撐的較好整體穩定性和協調性。

關鍵詞地鐵基坑環形支撐地下連續墻m值變形特性

近年來，隨著地鐵工程的建設，諸多城市出現了許多深度大且周邊環境復雜的基坑，地下工程的建設對這些地區深基坑的設計、施工和監測技術提出了重大挑戰。無錫尚無本地區的基坑工程設計規范，而且在深基坑工程的實踐過程中也不時發生基坑倒塌、圍護結構發生過大位移、基坑漏水等事故[1]。因此，針對該地區獨特的地質環境，探尋合適的深基坑支護結構計算方法顯得十分必要。環形支撐由于具有較好的受力性能，在周邊環境復雜及基坑長寬比不大時，較多地區采用了環形支撐圍護結構體系[2-5]。鑒于無錫地區地鐵深基坑設計施工經驗尚少，采用環形支撐的地鐵深基坑更鮮見報道，本文對無錫地區某環形支撐地鐵車站深基坑的受力變形特性進行分析，為該地區的環形支撐地鐵基坑設計提供參考依據。

1無錫地區某環形支撐地鐵車站深基坑簡介

某地鐵車站為地下2層島式車站，車站基坑與商業結構共同開挖，基坑深度約14.5 m，形狀不規則，范圍較大?；訃o結構采用地下連續墻，支撐為3道混凝土環向支撐，支撐分布情況見圖1。車站總體采用明挖法施工，端頭井斷面見

圖2，環形支撐斷面見圖3。

圖1　基坑支撐布置圖

圖2　基坑端頭井斷面圖(單位：mm)

圖3　基坑環形支撐斷面圖

2無錫地區環形支撐地鐵深基坑支護結構合理計算方法探討

基坑環形支撐斷面上墻體深層水平位移隨時間的變化曲線見圖4。由圖可知，變形后的墻體呈“大肚狀”，隨著施工工況增加，墻體變形也在增加，墻體最大位移發生位置有向下移動的趨勢，墻體最大位移發生在第五步開挖工況，最大位移為34 mm，約為開挖深度的0.21%，發生在墻體深10 m處。隨著開挖工況增加，墻頂位移逐漸增大，第二步開挖時，墻頂位移為15 mm，第三步開挖時，墻頂位移為15 mm，第四步開挖時，墻頂位移為20 mm，開挖至坑底時，墻頂位移達到了24 mm。墻體如此變形可由該車站的特點來解釋：車站處原為一廣場，地下一層原為地下車庫，在已有車庫基礎上建設地鐵車站，車站地下連續墻施作完畢后，車庫層高部分的連續墻將處于懸臂狀態，當第一道混凝土支撐強度還沒有完全達到之前，墻體很有可能發生較大的位移。因此，為了減少墻頂的位移，應及早施作第一道混凝土支撐，可采用早強混凝土使得第一道支撐達到設計強度的日期縮短，盡早發揮作用。

圖4　墻體深層水平位移隨開挖工況變化圖

2.1　墻體深層水平位移監測值與計算值對比分析

基坑環形支撐斷面土層信息如表1所示。將墻體深層水平位移值分別與水土分算和水土合算的計算結果進行對比，計算規范選取《上海建筑基坑工程設計規范》[6]和全國性的《建筑基坑工程技術規范》[7]，其中，m值的取法包括按上海規范查表法取、按全國規范公式法取、按全國規范查表法取、按勘察報告給出的值取這4種情況。將按不同計算方法計算出的墻體水平位移值與實測值進行對比，見圖5。

表1　基坑環形支撐斷面的土層信息

a)　第四步開挖(至13.5 m)　　　　　　　　　　　　　　b)　第五步開挖(至坑底16.1 m)

由圖5可知，隨著開挖步的增加，不管選用上海規范還是全國規范，不論水土合算還是水土分算，如果按照勘察資料選取m值，墻體位移最大值的實測值與計算值的相對誤差逐漸增加，到最后一個開挖步，相對誤差達到30%~50%，這說明勘察資料所給的m值偏大，可能是由于勘察誤差所導致。隨著開挖工況的增加，監測值曲線與按上海規范取m值水土合算法及按全國規范公式法取m值水土合算法的計算結果較接近。因此，在土層參數不明確時，可以用水土合算方法來初步估算設計無錫地區環形支撐地鐵深基坑，m值可以參考上海規范及全國規范取值。

2.2　基坑支撐內力分析

由于現場多個傳感器損壞，第一道及第三道支撐軸力監測不準確，這里只分析第二道支撐的內力，支撐軸力的監測值見表2，計算值見圖6。可知監測得到的第二道混凝土支撐的最大內力約為2 724 kN，比混凝土支撐的承載極限小很多，由環形支撐斷面計算出的混凝土最大支撐軸力為4 880.6 kN，小于混凝土支撐的承載力極限值，可知支撐的承載力是滿足要求的?？梢姡h形支撐有很好的整體穩定性和協調性，能使支撐均勻受力，避免了局部支撐受力過大的現象發生。

表2　混凝土支撐軸力監測值分析

圖6　環形支撐斷面各道支撐軸力計算值

3結論

(1) 為了減少墻頂的位移，應及早施作第一道混凝土支撐，可采用早強混凝土使得第一道支撐達到設計強度的日期縮短，盡早發揮作用。

(2) 通過對比分析可知，墻體變形監測值與按上海規范取m值水土合算法及按全國規范公式法取m值水土合算法的計算結果較接近。因此，建議用水土合算方法來初步估算設計無錫地區環形支撐地鐵深基坑，m值可以參考上海規范及全國規范取值。

(3) 通過對支撐內力的監測值及計算值進行分析，可知環形支撐有很好的整體穩定性和協調性，能使支撐均勻受力，避免了局部支撐受力過大的現象發生。當開挖面積大，長寬比不大的無錫地鐵基坑欲采用環形支撐時，可以參考該基坑來設計。

參考文獻

[1]葛琪.組合支護體系在無錫深基坑中的應用[D].上海:同濟大學,2007.

[2]徐軍林.混凝土環梁支撐體系在地鐵深基坑中的設計應用[J].交通科技,2011(3)：51-53.

[3]蔣波,樓東浩,郭躍. 環形支撐體系在深基坑工程的應用與研究[J].巖土工程學報,2012, 34(S)：427-431.

[4]金國龍,黃春美.圓環形支撐基坑支護體系設計分析[J].地下空間與工程學報,2013,9(S1)：1694-1700.

[5]王建中,周光熙.對基坑環形支撐系統的幾點探討[J].巖土工程界,2008,11(9)：37-40.

[6]上海市勘察設計協會.DBJ 08-61-2010上海市標準基坑工程設計規程[S].上海：上海市城鄉建設和交通委員會，2010.

[7]YB 9258-97建筑基坑工程技術規范[S].北京：冶金工業出版社，1998.

Analysis on the Deformation Characteristics of the Metro Deep Excavation with Ring-shaped Support in Wuxi Area

TianJiao,ZhuJinbo

(Guizhou Transportation Planning Survey &Design Academe Co.,Ltd., Guiyang 550081, China)

Abstract：Combining with the monitoring data of a ring-shaped support metro station deep excavation in Wuxi area, we analyzed the forced deformation regulations of the underground diaphragm wall. The appropriate forced deformation computing method for the ring-shaped support metro station deep excavation in Wuxi region was suggested. Comparatively analyzing the monitoring values and calculating values of support force, we verified that the stability and overall coordination of ring-shaped support were very well.

Key words:the metro excavation； ring-shaped support； underground diaphragm wall；mvalue； deformation characteristics