無水砂卵石地層車站主體基坑樁體變形特征

鄭慧峰

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京102600）

0 引言

基坑工程施工快捷、對地質條件適應性強，是地鐵車站建設的主要方式。但較大的開挖面積及深度，也增加了其自身風險和對周邊環境的影響。為保障基坑自身安全及周邊環境的安全，合理控制變形，需深入研究基坑變形的重要指標——樁體變形。

雖然已對杭州、上海等軟土地區及北京等砂卵石、黏土地區的基坑工程實測資料進行了深入研究，但由于烏魯木齊開展地鐵建設較晚，針對烏魯木齊市砂卵石地區基坑工程樁體變形統計分析未見發表，所以本文對烏魯木齊地鐵1號線北段無水砂卵石地層車站主體基坑工程樁體變形實測數據進行了統計分析和變形特征研究。研究成果可對烏魯木齊后續地鐵車站主體基坑建設過程中安全狀態評估提供參照。

1 案例情況

本文案例為烏魯木齊地鐵1號線北段采用樁撐支護形式的車站主體明挖基坑。本文監測數據來源于烏魯木齊地鐵1號線北段車站主體基坑樁頂和樁體水平位移的監測成果報表，通過對監測成果報表中的樁頂、樁體水平位移最大值發生位置的統計分析，得出樁體變形特征。監測成果報表由獨立的第三方監測單位提供，可靠度較高。

2 變形量分布

2.1 樁頂水平位移

樁頂水平位移監測數據統計如圖1和表1所示。

由圖1 和表1 可知，樁頂水平位移向基坑外變形量為-0.1mm~7.6mm，平均值為-2.7mm，向基坑內變形量為0.2mm~15.7mm，平均值為4.2mm。樁頂水平位移監測值分布形態近似正態分布，以向基坑內變形為主。

表1 樁頂水平位移統計結果

圖1 樁頂水平位移分布頻率直方圖

2.2 樁體水平位移

樁體水平位移監測數據統計結果如圖2和表2所示。

表2 樁體水平位移統計結果

圖2 樁體水平位移分布頻率直方圖

由圖2 和表2 可知，樁體水平位移變形量為1.73mm~17.99mm，平均值為7.91mm，樁體最大水平位移朝向基坑內。個別圍護樁體局部向基坑外變形，變形量較小，多見于鋼支撐部位，推斷原因是，在支撐作用下基坑側壁土體受擠壓作用向樁間部位變形。

3 樁體變形特征

3.1 樁頂水平位移

由圖3可知無水砂卵石地層基坑樁頂水平位移值約為樁最大水平位移值的0.59倍，樁最大水平位移值為樁頂水平位移值與樁體水平位移值中的大值。

圖3 樁頂位移與樁向基坑內位移占比關系

圖4為樁頂水平位移與基坑開挖深度之間的關系。無水砂卵石地層基坑工程樁頂水平位移向基坑內最大變形量約為基坑深度的0.07%，平均值約為0.03%；向基坑外最大變形量約為基坑深度的0.04%，平均值約為0.02%。

圖4 樁頂水平位移與基坑深度的關系

3.2 樁體水平位移

樁體向基坑內水平位移見圖5。由圖5可知，樁體水平位移變形最大值非常接近樁的最大水平位移變形值，達到了98%，可以認為烏魯木齊無水砂卵石地層基坑工程中的樁體水平位移即為樁的最大水平位移。

圖5 樁體向基坑內水平位移

樁體水平位移與基坑深度的關系見圖6。由圖6可知，烏魯木齊無水砂卵石地層基坑工程樁體向基坑內水平位移最大值約為基坑開挖深度的0.10%，平均值約為0.045%。

圖6 樁體水平位移與基坑深度的關系

樁體最大變形位置見圖7。由圖7可知，烏魯木齊無水砂卵石地層基坑工程樁體向基坑內產生最大變形的位置通常在基坑深度中部位置，最大值約為0.7H，平均值約為0.55H。

圖7 樁體最大變形位置

4 結束語

通過對烏魯木齊地鐵1號線北段無水砂卵石地層車站主體基坑工程樁體水平位移監測數據的統計分析，得出如下結論：

（1）樁頂水平位移向基坑外變形量為-0.1mm~7.6mm，平均值為-2.7mm，向基坑內變形量為0.2mm~15.7mm，平均值為4.2mm；樁體水平位移變形量為1.73mm~17.99mm，平均值為7.91mm，樁體最大水平位移均朝向基坑內。

（2）圍護樁以樁體變形為主，樁體水平位移平均值約為樁最大水平位移的0.98倍，樁頂水平位移的平均值約為樁最大水平位移的0.59倍。

（3）無水砂卵石地層基坑工程樁頂水平位移向基坑內最大變形量約為基坑深度的0.07%，平均值約為0.03%；向基坑外最大變形量約為基坑深度的0.04%，平均值約為0.02%。

（4）烏魯木齊無水砂卵石地層基坑工程樁體向基坑內水平位移最大值約為基坑開挖深度的0.10%，平均值約為0.045%。

（5）烏魯木齊無水砂卵石地層基坑工程樁體向基坑內產生最大變形的位置通常在基坑深度中部位置，最大值約為0.7H，平均值約為0.55H。