软土场地某地铁站明挖施工对地面沉降影响研究

王涛龙

（身份证号：62230119850703635X）

软土场地某地铁站明挖施工对地面沉降影响研究

王涛龙

（身份证号：62230119850703635X）

在我国现代化城市建设的进程中，地铁线路的规划建设已经曾为一项重要的工程项目，地铁已经在一定程度上展示着一座城市的文明。但是随着工程建设的推进，在一定程度上对软土环境造成了很大影响。本文通过对地铁工程的全面研究，针对在基坑开挖过程中对周边地质环境造成的影响进行了系统探讨，并针对其对地面沉降产生的影响进行了系统阐述。

软土场地；地铁工程；地面沉降

前言：在城市工程的系统建设过程中，地铁工程已经逐渐成为城市交通中必不可少的项目工程，并且随着工程规模的扩大，对人们出行和生活产生一系列影响。但是这一工程在推进过程中，逐渐显现出了对软土地面的影响，随着工程数量的增加，这一影响在进一步扩大。在这种情况下，针对地铁工程对软土场地产生的具体影响进行研究，就成为一件必要的事情。

一、软土的主要性质

我国软土主要在沿海地区分布，从地理区域上进行划分主要分为以下几区[1]。首先是珠江三角洲地区软土，其次是深圳地区软土，再次是福建沿海软土，最后是浙江沿海软土，除此之外，还有上海软土、天津软土以及连云港软土等。在浙江宁波的附近地区的软土区，是比较有代表性的软土区域，厚层软土在这一区域有着较大的覆盖面积。宁波的软土区有着较为典型的软土土质，其中不仅有海绵结构，同时还有层理结构，厚层状软土有着极高的压缩性，在天然含水量以及天然孔隙比等方面的参数都较为典型，不仅压缩性较高，同时还有着较高的灵敏度。在这样的土质环境中，不仅强度不高，而且还有着极强的透水性，在这种情况下将会发生较为严重的地面沉降。这一地区的软土不仅厚度很大，同时分布也十分广泛。在这种情况下进行地铁工程施工，将会在岩土工程方面出现很多问题。

首先软土层的广泛分布，将会引起严重的地面沉降[2]。这在宁波地区已经形成了大规模的地质灾害，在这种情况下，城市地下结构将会受到严重影响，并且会发生持续性的沉降。如果任由这种沉降状态长期存在，将会在一定程度上损害到地铁管线，使得管片裂隙逐渐增加，工程将会出现严重的渗水现象，更严重的甚至有可能在透水的情况下出现灾害事故。

其次，在针对深基坑工程进行具体开挖过程中，需要使得基坑工程保持在稳定状态，同时周边建筑物也不能够受到影响，地下设施的安全也需要进行保证，在这种情况下进行支护结构的设置将需要投入高成本的资金，并且将会存在很大程度的风险。

再次，在针对软土层的进行具体的盾构施工过程中，施工将会产生一定程度的扰动，使得土体呈现程度较大的沉降，这样一来地下设施将会受到严重影响，在此基础上还将会对地铁构成一定程度的安全威胁。

最后，软土地区的土质，不能够形成较大程度的摩擦阻力[3]。面对这种情况，必须在进行支护结构设置过程中，增加支护深度，在这种情况下，工程造价将会无形中增加。

二、地下连续墙支护体系设计

在针对地下连续墙进行具体的支护体系设计过程中，有着常规的支护结构标准，第一，在针对基坑工程进行具体的开挖操作中，需要维护地下结构的稳定，使得支护结构系统能够在一定程度上保持坚固。第二，在针对当下结构进行具体的开挖施工时，使得基坑工程内部能够在含水量方面保持在标准参数范围内[4]。最后如果支护结构发生形变，需要保证整个结构系统能够控制在标准范围内，从而确保结构系统能够稳固安全。在以上条件都能够符合相关标准的情况下，整个地下基坑工程才能够在具体施工过程中，避免对周边环境造成一定程度的破坏，从而保证相关设施和基坑能够不受到损害。

三、有限元基本理论

在有限元的理论体系中，能够针对非线性问题以及复杂边界问题进行具体处理，同时还能够将非均质问题进行有效解决。从专业角度来讲，岩土工程存在着几个方面的结构特征：首先，地应力场存在着一定的独立性，不依托于结构体系存在，即使不对工程进行具体的问题分析，应力同样会在土层中存在，并且土体不会发生位移。其次只有应力-应变本构之间才会在土体中存在着复杂的关系，并且存在着极为明显的非线性特征。针对不同类型的土质条件，或者更为复杂的岩土工程问题，利用有限元理论都能够进行妥善解决。在这种情况下，针对地铁工程的岩土工程问题利用有限元理论，已经逐渐成为重要的手段。

从现实状况来看，利用三维有限元将会花费太长的时间进行计算，因此这种方式只有在进行特殊工程时，才能够得到应用。然而通过二维有限元的方式，将能够使得基坑工程的问题得到简化，用处理平面问题的方式进行具体处理。但是二维有限元只有针对基坑中部才能够得到更加精确的结果，在针对边缘部位时将会产生较大程度的误差。在三维模型中针对基坑工程需要对空间的尺寸效应进行充分考虑，并且作出科学合理的选择。基坑工程中产生最大位移的位置，通常情况下都处于基坑工程的中间部位，在坑角附近的位置较少出现大幅度位移，针对这种情况利用二维模型，同样能够取得理想的精准效果。

四、两种模型结果差异产生原因以及验证

4.1 土体沉降比较和验证

通过相关统计数据能够明确得知，标准的最大沉降值与实测值之间存在着一定程度的误差，实测值通常大于标准值，在这种情况下，模型才算是整体上趋于合理。但是在模型中各方面条件都过于标准化和理想化，能够做出均匀的土层划分，但是在实际情况中，地下工程会与周边建筑之间产生一定程度的荷载或者动载作用，在这种情况下，实测值将会大于计算值。在这种情况下，二维模型将会展现出一定的优势，更接近真实沉降。

4.2 基坑隆起比较和验证

在针对基坑隆起进行具体比较过程中，两种模型之间相差无几，最大隆起的计算值都小于实测值，在这种情况下，模型才算合理，并且两种模型之间在计算结果上相差无几。这在一定程度上说明，二维模型能够对实际工程起到很好的模拟效果。

4.3 连续墙水平位移比较和验证

在针对地下连续墙进行水平位移方面的具体比较过程中，实测数值要大于计算数值，这样的模型才是合理的。但是在模型系统中，地下连续墙是作为一项系统的整体存在着，并没有将分解特性展现出来，并且地下连续墙在模型中的刚度被假设在均匀状态，忽视了施工过程中无可避免的误差，在这种情况下针对工程刚度的计算值要大于工程刚度的实际值，所以地下连续墙在模型中，产生的变形更小。在地下连续墙的水平位移上，二维模型的数值比三维模型的数值大，这在一定程度上说明了在二维模型中，忽视了地下连续墙的整体性，但是在三维模型系统中，关注到了这一点，并且强调了连续墙的闭合整体性。在这种情况下，三维模型能够表现出更加优越的承载性能，并且产生的形变相对较小。

结语：在软土场地中进行地铁工程的具体开挖工作，将会对周边环境造成一定程度的影响，同时还将产生一定程度的地面沉降，这将会对地下工程造成较为严重的结构破坏。在这种情况下，通过地下支护的方式进行维护，是一种较为有效的措施，通过模型针对工程状况进行具体计算，将能够得到精确客观的数据，从而保证地铁工程能够在科学数据的指引下进行。在这种情况下，就需要针对不同的工程情况，选择针对性的模型进行计算。

[1]宋晓东.软土场地某地铁站明挖施工队地面沉降影响研究[J].哈尔滨工业大学学报，2012，2（12）：10-13.

[2]张伟.软土场地某地铁站基坑施工降水对地面沉降影响研究[J].哈尔滨工业大学学报，2014，2（06）：20-25.

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1007-6344（2015）08-0307-01