济南地铁R2线济钢新村站深基坑施工变形分析

2019-10-14张中强

山西建筑 2019年17期

张中强

(济南轨道交通集团工程研究咨询有限公司，山东济南 250101)

0 引言

近些年来中国城市建设迅猛发展，轨道交通建设规模越来越大。地铁深基坑工程因其结构设计复杂和施工周边环境复杂等原因，深基坑工程施工安全仍然是一项高风险、高难度的技术性难题[1,2]。就目前情况，现场得到的监测数据可以很好的反映基坑施工变形的客观情况。

众多学者对深基坑的监测展开了分析研究，总结了深基坑在开挖过程中基坑一系列监测项目的变化规律。丁智、王杰光、张雪婵等[3-5]对浙江杭州地区地铁深基坑的监测数据进行了研究，为施工和设计提供参考意义。刘斌[6]以太原地铁2号线长风街站深基坑为工程对象，指出深基坑施工中应及时重点关注周边环境的变形，防止地表出现大面积下沉或者凸起。程荷兰等[7]针对软土地区的深基坑工程监测数据统计，得出基坑开挖地表沉降的最大值在0.25H～0.42H处，其中，H为基坑开挖深度。

笔者重点通过对济南地铁R2号线济钢新村站深基坑监测数据进行统计分析，得出相关结论，以期为济南地区后续基坑施工提供参考。

1 工程概况

1.1 车站情况

济钢新村站为地下单柱双跨双层岛式车站，车站总建筑面积12 022.65 m2，主体结构总长247.6 m，标准段宽度19.7 m，盾构井段约为20.5 m。顶板覆土厚度为2.60 m～4.20 m，基坑开挖深度18.5 m～20.3 m。

工程与水文地质条件由上至下依次为：①1素填土、①2杂填土、⑧1黄土状粉质黏土、⑩1,1粉质黏土层、1碎石、-1强风化石灰岩、-2中风化石灰岩。车站底板位置：底板埋深17.1 m～20.9 m，位于1,4碎石层及1粉质黏土层。

地下水情况：主要为碳酸盐岩裂隙岩溶水，微具承压性，埋藏较深，钻水位标高约30.0 m～35.0 m，位于底板以下15 m～20 m。

1.2 基坑围护设计和施工方案

车站主体采用明挖顺作法施工，基坑开挖深度18.5 m～20.3 m，基坑围护形式采用预制桩/钻孔灌注桩、内支撑和旋喷桩止水帷幕。

主体结构标准段基坑设三道支撑，其中第一道支撑采用混凝土，第二道～第三道支撑及换撑采用钢支撑，水平间距约3 m；钢支撑采用φ609 mm×16 mm钢管，钢支撑中间底部纵向采用2Ⅰ40a钢连系梁联接，腰梁采用2根Ⅰ56C工字钢双拼组成。围护结构如图1所示。

2 监测数据分析

本文主要研究内容是桩体深层水平位移监测、地表沉降以及支撑轴力监测。本文选取标基坑标准段和端头段的围护桩深层水平位移、支撑内力、地表沉降数据进行分析。

为了更好的反映基坑变形随时间的变形规律，现将时间节点简化成以下几个工况：

工况1：第一道混凝土架设；

工况2：开挖完成土层1，架设第二道支撑；

工况3：开挖完成土层2，架设第三道支撑；

工况4：第三层土开挖，浇筑底板。

2.1 桩体深层水平位移

本节选取基坑端头围护桩编号ZQT03和标准段围护桩编号ZQT09为研究对象，位移+表示桩体向基坑内变形，-表示桩体向基坑外变形。从图2,图3可以看出，钻孔灌注桩向基坑内变形的水平位移随着基坑开挖越深越大。工况2～工况3变形量最大，此时正好在第二道钢支撑所在位置，所以第二道钢支撑架设对基坑围护桩变形尤为重要。由图2,图3可知，端头处ZQT03最大水平位移为38.78 mm，标准段ZQT09最大水平位移为20.89 mm，由于基坑端头开挖深度大于标准段处，所以位移端头处的桩体深层水平大于标准段处的桩体深层水平位移。

2.2 地表沉降监测结果分析

对基坑地表沉降的监测着重考虑基坑端头DBC02-1～5与标准段处DBC10-1～5的点，基坑监测点在不同工况下的沉降曲线如图4,图5所示。从图可知，距离基坑最近的监测点沉降值不是最大的，最大沉降值出现在第2个断面处，超过该断面以后地表沉降随着距离基坑越远沉降值越小。地表沉降曲线呈抛物线状。由图可以看出，端头井处的地表沉降量大于标准段处的地表沉降值，这是因为端头井开挖深度比标准段开挖深度大。从工况2到工况3地表沉降值变化最大，由此可见第二道支撑的架设对地表沉降的影响也十分显著。

2.3 内支撑轴力监测结果分析

图6是支撑轴力随时间变化的曲线，由图6可以看出，在基

坑开挖工程中第二道支撑架设之前，第一道支撑轴力逐渐增大，待到第二道支撑架设上时其增幅明显减小，这说明第二道支撑对第一道支撑的影响较为显著。端头处支撑轴力ZCL03比标准段处支撑轴力ZCL09大，这是由于端头处开挖深度比标准段处深，支撑受到的土压力比标准段处大。支撑轴力出现波动变化主要是受现场施工水平及天气变化等因素的影响。