地下连续墙墙顶水平位移变化规律研究

赵晓旭 刘雅琪 杨智超

(1.湖南工业大学土木工程学院，湖南 株洲 412007；2.株洲日升人力资源有限公司，湖南 株洲 412000； 3.株洲市规划设计院，湖南 株洲 412007)

地下连续墙墙顶水平位移变化规律研究

赵晓旭1刘雅琪2杨智超3

(1.湖南工业大学土木工程学院，湖南 株洲 412007；
2.株洲日升人力资源有限公司，湖南 株洲 412000； 3.株洲市规划设计院，湖南 株洲 412007)

结合无锡地铁2号线梁溪大桥地铁车站明挖法施工的具体情况，介绍了车站深基坑监测方案，并对地下连续墙墙顶水平位移的监测数据进行了分析，探讨了墙顶水平位移随着施工工况变化的规律和机理，为类似基坑作业提供参考借鉴。

深基坑，监测方案，地下连续墙

0 引言

随着我国经济的腾飞，地铁项目越来越成为各大城市交通建设的热点领域，地铁深基坑工程正呈现深度越来越深、面积越来越大的趋势，深基坑开挖与支护问题已经成为岩土工程界主要研究热点之一。而在深基坑的施工作业过程中也经常发生基坑倒塌、围护机构位移过大等事故。如何保证地铁车站深基坑的顺利建设是地铁建设中的关键[1-4]。深基坑工程中的支护结构变形过大是引起深基坑工程事故的主要原因，目前，对基坑变形的现场监测已经成为确保地铁深基坑工程施工安全可靠的必要和有效手段[5]。本文以无锡地铁2号线梁溪大桥地铁车站为例，对地下连续墙墙顶水平位移监测数据进行分析，探讨墙顶水平位移随着施工工况变化的规律和机理，为此类基坑作业提供借鉴。

1 工程概况

1.1 工程地质条件

梁溪大桥站位于无锡市南长区，沿梁溪大桥北侧匝道与五爱路交叉口下南北走向布置。车站主体为地下两层两跨框架结构(变电所部分为两层三跨框架结构)，长204.6 m，标准段宽19.4 m(端头井段宽23.45 m)，开挖深度16.65 m(端头井深约17.55 m)，覆土厚度3.0 m。从上至下土层分别为：①1杂填土，层底标高-2.67 m～16.97 m。③1黏土，层底标高-8.35 m～-0.44 m。③2粉质黏土，层底标高-9.21 m～-1.68 m。③2a淤泥质粉质黏土，层底标高-9.13 m～-6.11 m。③3粉土夹粉质黏土，层底标高-11.63 m～-5.75 m。⑤1粉质黏土，层底标高-14.70 m～-5.51 m。⑥1a粉质黏土，层底标高-20.47 m～-10.56 m。⑥1黏土，层底标高-25.58 m～15.97 m。⑥2粉质黏土，层底标高-28.67 m～-3.24 m。⑦1粉质黏土，-37.72 m～-24.12 m。⑦3粉质黏土，层底标高-42.42 m～-30.05 m。⑧2b粉土夹粉质黏土，层底标高-47.40 m～-33.65 m。⑧3粉质黏土，层底标高-45.33 m～-43.86 m。基坑开完范围内土体自上而下土层物理力学性质参数见表1。

表1 土层物理力学性质参数表

1.2 基坑及支护体系

梁溪大桥站主体结构及附属结构采用明挖顺作法施工，基坑支护体系为地下连续墙+内支撑：地下连续墙厚800 mm，共86幅，标准段墙长26.25 m(端头井段墙长28.7 m)，标准段插入基底9.54 m～11.14 m(端头井段插入基底13.45 m)，墙趾位于⑥1a粉质黏土、⑥1黏土，锁口管接头；标准段竖向设置3道内支撑，第一道为混凝土支撑；第二、三道采用φ609，t=16 mm钢管撑(第二道为双拼)；端头井段竖向设4道内支撑，第一道为混凝土支撑，第二、三、四道采用φ609，t=16 mm钢管撑(第三道处换撑)。主体结构顶板厚800 mm，中板厚400 mm，底板厚900 mm(端头井1 000 mm)，侧墙厚700 mm(端头井800 mm)。梁溪大桥站设四个出入口(1号出入口预留)和三组风亭。

2 施工监测方案

由于地铁车站深基坑的地质条件、荷载条件、材料性质、地下构筑物的受力状态和力学机理、施工条件以及外界其他因素的综合性与复杂性，岩土工程和隧道工程的科学技术迄今为止仍不十分成熟，单纯从理论上计算出和预测工程中可能遇到的问题仍然十分困难，而且理论预测值还不能全面而准确的反映工程的各种因素的变化。所以，在理论分析指导下有计划地进行现场监测是十分必要的。

施工监测是对工程施工质量及其安全性用相对精确之数值解释表达的一种定量方法和有效手段，是对工程设计经验安全系数的动态诠释，是保证工程顺利完成的必需条件。在预先周密安排好的计划下，在适当的位置和时刻采用先进的仪器和方法进行监测可收到良好的效果，特别是在工程师根据监测数据及时调整各项施工参数，使施工处于最佳状态，在实行“信息化”施工方面起到日益重要的、不可替代的作用。

为了确保施工期间周边建筑物、管线的安全，城市地下轨道开挖均须对工程区域地表、周边建(构)筑物与地下管线以及工程本身进行监控量测。

本文主要研究的是地下连续墙墙顶水平位移、沉降。测点布置如图1所示。

监测地下连续墙墙顶水平位移、沉降时，沿基坑每20 m布置1个监测点，本工程共布置水平位移监测点22个，编号QD1～QD22。

3 墙顶沉降及墙顶水平位移监测数据分析

墙顶水平位移主要由围护结构顶支撑施筑前挖土引起的变形和支撑杆件压缩带来的变形两部分组成。围护结构本身的钢度和支撑施筑前的挖土深度是挖土引起的围护结构变形位移量主要影响因素，作用在围护结构上的水土压力和支撑材料的刚度是支撑杆件压缩引起的变形位移量主要影响因素。过大的水平位移会影响到基坑内主体结构的施工空间及周围环境安全。通过监测位移量适时的对基坑开挖顺序和速度进行调整、反算地层的水土压力，确保基坑和周围环境的安全，并对测斜观测计算结果进行校核。

基坑两侧监测点QD1～QD11和QD22～QD12呈对称分布。由图2可见，基坑两侧地下连续墙墙顶水平位移累积量变化趋势基本一致，呈现基坑两端小，基坑中间大的趋势。这是因为基坑两端为两边约束，而中间范围是一边约束。基坑的中间范围所受约束力较小，故基坑中间区域地下连续墙墙顶水平位移较大。

从图3可得知，随着基坑开挖深度的增加，地下连续墙墙顶水平位移逐渐增大，并且以阶梯式形状的规律增长，当开挖到一定深度以后，墙顶的最大水平位移逐渐趋向于稳定值。这是因为该基坑工程采取了分层分段开挖，每开挖一个单元层土体，添加基坑两侧的钢支撑，在一定程度上约束了墙顶的水平位移，当开挖深度达到一定范围以后，已架起一定数量的钢支撑，导致基坑底层的水平位移影响减弱，故保持稳定状态。

4 结论与建议

地铁基坑工程的监测对基坑工程的设计与施工非常重要，也是实现信息化施工的必要条件。根据监测数据分析结果能够很好地把握基坑支护结构变形规律以及受力特点，为安全施工提供有效的保障。

1)由于基坑中间区域为一边约束，与基坑两端相比，地下连续墙墙顶的水平位移明显增大，故基坑中间区域更容易失稳发生安全事故，所以在此类基坑工程中应注意中间区域的加固。

2)钢支撑能够有效的约束地下连续墙墙顶的水平位移，应做到随挖随支撑，尽量避免超挖，并减少无基坑支撑的暴露时间。

[1] 任建喜，高 涛.地铁换乘站深基坑围护结构变形规律FLAC模拟研究[J].铁道工程学报，2008(9):80-83,99.

[2] 张世峰，周 健，贾敏才，等.深基坑施工的现场监测及其时空效应分析[J].建筑结构，2007，37(6):53-55.

[3] 张明聚，由海亮，杜修力，等.北京地铁某车站明挖基坑施工监测分析[J].北京工业大学学报，2006，32(10):874-878.

[4] 李青林，刘 军，贺美德.地铁车站基坑变形规律及施工控制方法[J].市政技术，2005，23(4):215-217.

[5] 廖鸿雁.珠海广场地铁车站基坑施工监测数据的研究分析[J].世界隧道，2000，37(5):23-27.

[6] 张荣富，苗志同.深基坑变形和受力监测技术的应用[J].山西建筑，2013，39(3)：53-54.

Study on horizontal displacement law of underground continuous wall top

ZHAO Xiao-xu1LIU Ya-qi2YANG Zhi-chao3

(1.College of Civil Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, China;2.Zhuzhou Risheng Human Resources Co., Ltd, Zhuzhou 412000, China; 3.Zhuzhou Planning Institute, Zhuzhou 412007, China)

The specific circumstances of law in open excavation Line No.2 Liangxi bridge combined with the Wuxi Metro subway station, introduces the deep foundation pit monitoring scheme of the station, and the underground continuous wall top horizontal displacement monitoring data analysis, to explore the horizontal displacement of the top with the rule and mechanism construction conditions change, provide the reference for the similar foundation pit operation.

deep foundation pit， monitoring project， underground continuous wall

1009-6825(2014)31-0077-02

2014-08-29

赵晓旭(1988- )，男，在读硕士； 刘雅琪(1991- )，女； 杨智超(1988- )，男

TU196.1

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