淺析黃土地基地鐵深基坑變形控制

方騰飛

西安科技大學建筑與土木工程學院（710054）

淺析黃土地基地鐵深基坑變形控制

方騰飛

西安科技大學建筑與土木工程學院（710054）

黃土地區深基坑開挖由于土質的特殊性，往往引起基坑變形過大的現象。西安和蘭州作為西北地區修筑地鐵的兩個城市，在黃土地區地鐵車站深基坑變形控制方面擁有很好的經驗。在此基礎上，文章試圖分析黃土地基深基坑變形的機理，并提出一些控制措施。

黃土地基；深基坑；變形控制；監測

0 引言

深基坑工程是集巖土，地下結構以及地下施工技術于一體的綜合工程，伴隨著城市地下空間的開發利用，深基坑的范圍和深度也隨之增大。濕陷性黃土是一種在一定壓力下受水浸濕，土結構迅速破壞并發生顯著附加下沉的黃土[1]。黃土遇水濕陷后，基坑內外土體的應力場受到擾動是引起基坑變形的一個重要因素。基坑變形控制量指標主要包括位移、沉降、隆起及其速率[2]。黃土地基深基坑變形控制研究不僅可以保證基坑自身的安全，也可以減少鄰近建筑物的不均勻沉降。

1 黃土地區地鐵深基坑變形研究現狀

國內諸多學者對西安地鐵深基坑變形規律做了研究，任建喜[3]等利用FLAC軟件模擬西安地鐵2號線北大街工程，得出鋼支撐和錨索對深基坑變形有明顯的限制作用。

任永忠[4]等對蘭州Ⅳ階地內深基坑進行檢測及變形分析，得出了現場監測對支護設計和施工具有重要的作用意義，需要動態信息化施工。

2 黃土地基深基坑變形機理

西安地鐵深基坑主要多建造于黃土梁洼及梁間洼地，土質主要是黃土和黃土狀土。蘭州地鐵深基坑主要多建造于黃河階地，不同等級階地的土層分布也不同，土層分布中主要是黃土狀土及其卵石。

西安地區地鐵深基坑變形表現為“凹槽式”，支護樁的變形主要是“懸臂形”和“中凸形”。蘭州地鐵深基坑支護結構的位移量最大值由深基坑開挖深度決定，基坑周邊土體的沉降量與坑邊的距離成反比。

隨著基坑開挖深度的增加，維護體受到基坑外側土體的主動土壓力增加，鋼管內支撐軸力也會隨之增加，維護體可能會發生側移。鋼管內支撐剛度不能滿足正常工作的需求時，地面出現沉降，墻體發生位移。

坑外地表的沉降主要是因為基坑外土體內水分的遷移,從而使得坑外土體孔隙水壓力消散，有效應力增加發生固結。

3 黃土地區深基坑變形控制措施

3.1 濕陷性控制

當基坑地基土受到周圍地表水的滲流或坑內開挖導致降排水不暢時，濕陷性會在短時間內產生。因而，切斷浸水水源和降排水就尤為重要，可以從以下三個方面著手:

及時監測基坑水位的升降變化情況。

對基坑外周鋪設的管道、排水井、排水渠進行適當的隔離，防止水滲入周圍土層內。

基坑內的土體在不連續開挖時，設計標高以上應保持300～500 mm厚土層，待繼續施工時挖除。

3.2 選擇合理的支護類型

常見的明挖基坑的圍護結構形式有五種：拉錨式支護結構、內支撐支護結構、重力式擋土支護結構、土釘支護、懸臂式支護結構。由于黃土直立性良好且具有一定的自穩能力，因而開挖深度小于10 m時選取土釘墻支護不僅施工方便，造價也相對低廉，在甘肅地區受到青睞。鋼筋混凝土排樁加內支撐結構由于鋼管支撐剛度大，控制基坑變形效果好，故西安地區多采用此法。

3.3 提高基坑監測的質量

1）支護樁樁頂位移。通過對樁頂端設置有效的監測點，從而觀察樁頂的位移。此外，在基坑開挖后要及時澆筑混凝土墊層，防止因時空效應對基坑產生的不良隱患。新時期下，可利用GPS衛星定位技術開發無人值守自動化監測系統，推進信息化監測的應用。

2）深層水平位移。鋼管內支撐應滿足設計的剛度、強度、穩定性的要求，施加預應力時應滿足預應力的工藝要求，焊接質量合格。基坑深度超過2 m，深層水平位移會逐漸減小。

3）墻后土體沉降。通過在圍護墻體的外周設置均勻的監測點,利用水準儀或者電子設備進行測量。

4 小結

隨著西安、蘭州等西部地區地鐵及城市地下綜合管廊的建設，研究黃土對于深基坑工程的影響就非常重要。深基坑變形不僅影響到工程的質量，而且會帶來安全生產的隱患。基于此，有效合理的監測手段及信息化監測方法對于變形預警顯得尤為重要，在監測控制過程中需要注意樁頂的水平位移和沉降，對地表沉降數據認真分析找出原因以便及時處理。對于基坑外圍濕陷性強的黃土體應阻止浸水，以免發生不安全的基坑事故。

[1]趙丕琴.濕陷性黃土地基危害的防治[J].甘肅科技，2004,(10):137-138.

[2]李云安，張鴻昌，糜崇蓉.深基坑工程變形控制及其影響因素的有限元分析[J].水文地質工程地質，2001(4):1-5.

[3]任建喜，張引合，張琨，等.西安地鐵車站深基坑FLAC模擬研究[J].鐵道工程學報，2011(3):90-93.

[4]任永忠，朱彥鵬，周勇.蘭州Ⅳ階地內某深基坑位移監測及變形分析[J].蘭州工業學院學報，2017(2):1-7.