浅析黄土地基地铁深基坑变形控制

方腾飞

西安科技大学建筑与土木工程学院（710054）

浅析黄土地基地铁深基坑变形控制

方腾飞

西安科技大学建筑与土木工程学院（710054）

黄土地区深基坑开挖由于土质的特殊性，往往引起基坑变形过大的现象。西安和兰州作为西北地区修筑地铁的两个城市，在黄土地区地铁车站深基坑变形控制方面拥有很好的经验。在此基础上，文章试图分析黄土地基深基坑变形的机理，并提出一些控制措施。

黄土地基；深基坑；变形控制；监测

0 引言

深基坑工程是集岩土，地下结构以及地下施工技术于一体的综合工程，伴随着城市地下空间的开发利用，深基坑的范围和深度也随之增大。湿陷性黄土是一种在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏并发生显著附加下沉的黄土[1]。黄土遇水湿陷后，基坑内外土体的应力场受到扰动是引起基坑变形的一个重要因素。基坑变形控制量指标主要包括位移、沉降、隆起及其速率[2]。黄土地基深基坑变形控制研究不仅可以保证基坑自身的安全，也可以减少邻近建筑物的不均匀沉降。

1 黄土地区地铁深基坑变形研究现状

国内诸多学者对西安地铁深基坑变形规律做了研究，任建喜[3]等利用FLAC软件模拟西安地铁2号线北大街工程，得出钢支撑和锚索对深基坑变形有明显的限制作用。

任永忠[4]等对兰州Ⅳ阶地内深基坑进行检测及变形分析，得出了现场监测对支护设计和施工具有重要的作用意义，需要动态信息化施工。

2 黄土地基深基坑变形机理

西安地铁深基坑主要多建造于黄土梁洼及梁间洼地，土质主要是黄土和黄土状土。兰州地铁深基坑主要多建造于黄河阶地，不同等级阶地的土层分布也不同，土层分布中主要是黄土状土及其卵石。

西安地区地铁深基坑变形表现为“凹槽式”，支护桩的变形主要是“悬臂形”和“中凸形”。兰州地铁深基坑支护结构的位移量最大值由深基坑开挖深度决定，基坑周边土体的沉降量与坑边的距离成反比。

随着基坑开挖深度的增加，维护体受到基坑外侧土体的主动土压力增加，钢管内支撑轴力也会随之增加，维护体可能会发生侧移。钢管内支撑刚度不能满足正常工作的需求时，地面出现沉降，墙体发生位移。

坑外地表的沉降主要是因为基坑外土体内水分的迁移,从而使得坑外土体孔隙水压力消散，有效应力增加发生固结。

3 黄土地区深基坑变形控制措施

3.1 湿陷性控制

当基坑地基土受到周围地表水的渗流或坑内开挖导致降排水不畅时，湿陷性会在短时间内产生。因而，切断浸水水源和降排水就尤为重要，可以从以下三个方面着手:

及时监测基坑水位的升降变化情况。

对基坑外周铺设的管道、排水井、排水渠进行适当的隔离，防止水渗入周围土层内。

基坑内的土体在不连续开挖时，设计标高以上应保持300～500 mm厚土层，待继续施工时挖除。

3.2 选择合理的支护类型

常见的明挖基坑的围护结构形式有五种：拉锚式支护结构、内支撑支护结构、重力式挡土支护结构、土钉支护、悬臂式支护结构。由于黄土直立性良好且具有一定的自稳能力，因而开挖深度小于10 m时选取土钉墙支护不仅施工方便，造价也相对低廉，在甘肃地区受到青睐。钢筋混凝土排桩加内支撑结构由于钢管支撑刚度大，控制基坑变形效果好，故西安地区多采用此法。

3.3 提高基坑监测的质量

1）支护桩桩顶位移。通过对桩顶端设置有效的监测点，从而观察桩顶的位移。此外，在基坑开挖后要及时浇筑混凝土垫层，防止因时空效应对基坑产生的不良隐患。新时期下，可利用GPS卫星定位技术开发无人值守自动化监测系统，推进信息化监测的应用。

2）深层水平位移。钢管内支撑应满足设计的刚度、强度、稳定性的要求，施加预应力时应满足预应力的工艺要求，焊接质量合格。基坑深度超过2 m，深层水平位移会逐渐减小。

3）墙后土体沉降。通过在围护墙体的外周设置均匀的监测点,利用水准仪或者电子设备进行测量。

4 小结

随着西安、兰州等西部地区地铁及城市地下综合管廊的建设，研究黄土对于深基坑工程的影响就非常重要。深基坑变形不仅影响到工程的质量，而且会带来安全生产的隐患。基于此，有效合理的监测手段及信息化监测方法对于变形预警显得尤为重要，在监测控制过程中需要注意桩顶的水平位移和沉降，对地表沉降数据认真分析找出原因以便及时处理。对于基坑外围湿陷性强的黄土体应阻止浸水，以免发生不安全的基坑事故。

[1]赵丕琴.湿陷性黄土地基危害的防治[J].甘肃科技，2004,(10):137-138.

[2]李云安，张鸿昌，糜崇蓉.深基坑工程变形控制及其影响因素的有限元分析[J].水文地质工程地质，2001(4):1-5.

[3]任建喜，张引合，张琨，等.西安地铁车站深基坑FLAC模拟研究[J].铁道工程学报，2011(3):90-93.

[4]任永忠，朱彦鹏，周勇.兰州Ⅳ阶地内某深基坑位移监测及变形分析[J].兰州工业学院学报，2017(2):1-7.