南寧地鐵三號線超深基坑開挖引起圍護結構變形規律研究

董妍妍

（石家莊鐵道大學土木工程學院， 河北 石家莊 050043）

隨著我國地下空間工程的不斷發展，基坑工程逐漸呈現“大、深、緊、鄰”的特點。本文的研究內容以南寧青秀山地鐵站為依托，其北側超深風亭基坑深度達到56.7m，比其他同類基坑深度要大很多，所以對其進行變形規律研究，并與其他深基坑變形規律進行對比得出異同點，對今后類似工程有一定的指導意義。

1 工程概況及地質條件

本文依托于南寧地區地鐵3號線青秀山站深基坑工程，其中1號風亭長27.3 m，寬15.6 m，基坑深度 56.7 m。圍護結構為Φ1 500@1 900 鉆孔灌注樁+12 道支撐，主體結構鋼管混凝土兼做臨時中立柱，圍護樁長達65.9 m。

該車站位于南寧古近系半成巖地層，經勘察從上到下地層大致分為四層，最上層為素填土層，第二層為泥巖、粉砂質泥巖土層，第三層為粉砂巖、泥質粉砂巖層，最底層為粉(細)砂巖層。

2 基坑變形監測分析

2.1 監測項目及測點布置

基坑監測點布置圖如圖1 所示。

圖1 基坑平面及監測點布置圖

2.2 樁體水平位移監測結果分析

選取圍護樁體ZQT05 監測點對圍護結構水平變形進行分析，ZQT05 第1～12步水平變形如圖2 所示。

圖2 ZQT05 樁體水平位移

由圖2 可知，當開挖1 進行時由于還未進行支撐及冠梁的架設，圍護結構水平變形接近“懸臂梁”變形。隨著開挖與支撐結構的架設，圍護樁的受力方式發生改變，導致圍護結構水平變形隨著開挖深度的增加而增加，當開挖至坑底以后，圍護結構水平變形達到最大，最大變形處約為42m～45m 處，并且呈中間大，兩端小的“鼓肚形”。

3 數值模擬與對比分析

3.1 模型簡介

采用Midas/GTS 對超深基坑的開挖過程進行了三維數值模擬分析。選取267.3 m×255.6 m×120 m 建立模型，土體本構選擇修正摩爾庫倫。

3.2 開挖工序

本文主要模擬研究超深基坑的開挖過程。首先進行初始地應力平衡，接著地連墻加立柱施工，隨后從1 到12 層逐層開挖以及架設支撐，最后激活地板。

3.3 數值模擬結果與監測變形對比

選取ZQT07 處，第12 步開挖的圍護結構水平變形進行分析，如圖3 所示。

圖3 圍護結構位移曲線對比圖

由圖3 分析可知圍護樁水平位移模擬值與監測值的變形趨勢基本相同。監測值最大變形為9.98 mm，發生在42 m 深度處，模擬值最大變形為9.31 mm，發生在39 m 深度處。監測值最大水平變形位置深度略大于模擬值，且誤差較小。

3.4 超深基坑開挖與其他深基坑圍護結構變形對比

許多學者針對不同地區基坑的變形監測結果進行了大量統計分析。江曉峰等人[1]通過對上海軟土地區58 個19m 以上的深基坑進行現場監測數據分析，得出圍護結構最大變形處發生在0.59H～1.12H 之間，最大水平位移約在0.08%H～0.24%H之間。喬亞飛[2]等通過對無錫地區深基坑地連墻變形進行了分析，得出圍護結構最大變形處發生在0.7H～1.1H 之間，最大水平位移約0.05%H～0.25%H 之間。成峰等人[3]對蘇南地區深基坑深基坑變形進行了分析，得出圍護結構最大變形處約在0.57H～1.12H 處，最大水平位移發生在0.06%H～0.3%H 之間。

本文通過對青秀山站接近60m 的超深基坑工程進行分析，得出圍護結構變形大致呈現兩端小中間大的“鼓肚”形，且最大變形位置發生在0.69H～0.79H 處，最大變形量約為0.018%H。與上述大量實例分析結果進行對比，得出該超深基坑圍護結構變形規律及最大變形位置基本滿足基坑開挖一般變形規律，但圍護結構最大變形量略小于其他深基坑。經分析，雖然該超深基坑開挖深度接近60m，比其他基坑開挖深度大很多，但是該地層為半成巖地層，29m 以下的地層成巖程度較深，對土體嵌固作用較好，所以圍護結構最大變形量要略小于其他深基坑。

4 結論

本文依據對青秀山站超深風亭基坑進行變形分析得出圍護結構變形形式由“懸臂形”轉化為“鼓肚”形。最大變形約在0.69H～0.79H 處。模擬值與監測值變化趨勢基本一致，擬合效果較好。通過對該超深基坑與其他基坑變形規律進行對比，可得出該超深基坑變形規律基本滿足基坑開挖一般變形規律，圍護結構的變形趨勢與最大變形位置與其他基坑變形規律基本相同，但最大變形量略小于其他深基坑。