常州地鐵水平基床系數取值探討

王英珺

【摘 要】水平基床系數主要影響支護結構分布土反力的大小。勘察報告通常根據土工試驗、原位測試等手段，分別給出每一層土的水平基床系數值。基坑圍護計算時，則根據規范，依據土層c、φ值及計算深度等參數，計算得到水平基床系數。在收集常州地鐵車站施工過程中土土體變形監測結果并對其分析后，對水平基床系數取值方法進行探討，為后續工作提供參考。

【關鍵詞】水平基床系數；土反力

中圖分類號： F572.88 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）32-0247-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.114

【Abstract】The coefficient of horizontal subgrade reaction mainly affects the magnitude of the soil reaction force of the supporting structure. The reconnaissance report usually gives the coefficient of horizontal subgrade reaction value of each layer of soil according to the methods of geotechnical test and in situ test. When calculating the foundation pit enclosure， the coefficient of horizontal subgrade reaction is calculated according to the specifications and according to the parameters such as soil c， φ value and calculated depth. After collecting and analyzing the soil and soil deformation monitoring results during the construction of the Changzhou subway station， the method of determining the horizontal bed coefficient is discussed to provide reference for future work.

【Key words】The coefficient of horizontal subgrade reaction； Soil reaction

0 引言

水平基床系數是地鐵設計過程中的一個重要參數。通過多年地鐵勘察設計實踐工作的經驗積累，已經確定了多種水平基床系數確定及修正的方法。但在勘察設計過程中，該系數的取值方法存在一些差異，針對勘察及設計過程中水平基床系數取值方法及計算結果，分析評價不同取值對工程設計的影響，并提出水平基床系數取值的建議。

1 基床系數概念及測定方法

根據常州軌道交通1號線勘察報告，1號線基床系數基本采用扁鏟試驗、旁壓試驗及固結試驗方法，結合《城市軌道交通巖土工程勘察規范》（GB 50307-2012）附錄H綜合確定。常州軌道交通1號線科教城北站水平基床系數取值如表1所示。

2 圍護結構計算時基床系數取值

圍護結構計算時，擋土結構一般采用平面桿系結構彈性支點法，一般根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120-2012）相關規定，采用式2～4計算圍護結構被動區土反力。

由式2～4可知，在設計人員計算土壓力時，并沒有采用勘察報告中提供的水平基床系數，而是通過計算得到。這時水平基床系數受到計算點深度、土層的c、φ值等參數的影響，因此并不是一個定值，即使在同一土層，因為計算點位置的不同，土層的水平基床系數值也是不同的。

科教城北站為兩層地下車站，車站北端頭井基坑開挖深度17.68m。土層基本參數如表1所示。根據土層分布、基坑開挖深度采用式3～4計算水平基床系數并與表1勘察報告建議值進行對比如表2所示。

表2 水平基床系數對比表

由表2計算值可知，當采用不同方法得到的kh值計算土反力時，得到的數據相差較大，特別是在基坑開挖初期，采用計算kh值計算的土反力值較建議值相差達到了10倍。由此可知，根據水平基床系數計算得到的被動區土體反力值也將有較大差別。

3 土反力值對比分析

根據調研，目前設計基本采用式2～4計算被動區土反力值。科教城北站北端頭基坑開挖深度17.64m，圖1是計算基坑開挖至坑底時，土壓力、位移等數據曲線圖。圖2為基坑開挖到底時，實測圍護結構水平位移值曲線。

對比圖1及圖2可見，計算得到圍護結構水平位移與實測變形值趨勢基本一致。選擇該工況坑底以下三點，分別采用兩種水平基床系數計算土反力值，如表3所示。

根據表3計算結果，可以看出采用不同的水平基床系數計算得到的土反力值有以下幾方面特點：（1）在接近坑底位置，兩種方法計算得到的土反力值相差較大。采用計算方法得到kh值時，受到深度影響，越接近坑底位置其值越小，因此計算得到的土反力值也越小，與之相反的是當采用給定基床系數時，由于坑底土層變形量最大，計算得到的水平土反力值就較大；（2）隨著深度增加，土體變形量減小，初始分布土反力值增加，水平基床系數對土反力值的影響將逐漸減小；（3）土體變形隨深度減小，計算水平基床系數由于受到深度影響，可以對土反力值進行調整，使土反力值分布更加均勻。

4 結論

目前，勘察階段確定土層基床系數的手段逐漸完善，各地也根據土層特征，提出了多種基床系數修正方法。但在使用過程中，設計人員較多采用規范方法，通過計算得到土層水平基床系數。根據上述分析，當采用不同方式得到水平基床系數，進而計算水平土反力時，得到的結果差別較大。而實際工作中，勘察與設計人員針對水平基床系數的取值方法溝通較少。因此，在后續勘察設計工作中，勘察設計人員宜加強溝通，共同探討合理的水平基床系數取值。同時，施工過程中宜增加水平土反力值的現場監測，為今后水平基床系數的準確取值提供更為準確的數據。

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