无水砂卵石地层车站主体基坑桩体变形特征

郑慧峰

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600）

0 引言

基坑工程施工快捷、对地质条件适应性强，是地铁车站建设的主要方式。但较大的开挖面积及深度，也增加了其自身风险和对周边环境的影响。为保障基坑自身安全及周边环境的安全，合理控制变形，需深入研究基坑变形的重要指标——桩体变形。

虽然已对杭州、上海等软土地区及北京等砂卵石、黏土地区的基坑工程实测资料进行了深入研究，但由于乌鲁木齐开展地铁建设较晚，针对乌鲁木齐市砂卵石地区基坑工程桩体变形统计分析未见发表，所以本文对乌鲁木齐地铁1号线北段无水砂卵石地层车站主体基坑工程桩体变形实测数据进行了统计分析和变形特征研究。研究成果可对乌鲁木齐后续地铁车站主体基坑建设过程中安全状态评估提供参照。

1 案例情况

本文案例为乌鲁木齐地铁1号线北段采用桩撑支护形式的车站主体明挖基坑。本文监测数据来源于乌鲁木齐地铁1号线北段车站主体基坑桩顶和桩体水平位移的监测成果报表，通过对监测成果报表中的桩顶、桩体水平位移最大值发生位置的统计分析，得出桩体变形特征。监测成果报表由独立的第三方监测单位提供，可靠度较高。

2 变形量分布

2.1 桩顶水平位移

桩顶水平位移监测数据统计如图1和表1所示。

由图1 和表1 可知，桩顶水平位移向基坑外变形量为-0.1mm~7.6mm，平均值为-2.7mm，向基坑内变形量为0.2mm~15.7mm，平均值为4.2mm。桩顶水平位移监测值分布形态近似正态分布，以向基坑内变形为主。

表1 桩顶水平位移统计结果

图1 桩顶水平位移分布频率直方图

2.2 桩体水平位移

桩体水平位移监测数据统计结果如图2和表2所示。

表2 桩体水平位移统计结果

图2 桩体水平位移分布频率直方图

由图2 和表2 可知，桩体水平位移变形量为1.73mm~17.99mm，平均值为7.91mm，桩体最大水平位移朝向基坑内。个别围护桩体局部向基坑外变形，变形量较小，多见于钢支撑部位，推断原因是，在支撑作用下基坑侧壁土体受挤压作用向桩间部位变形。

3 桩体变形特征

3.1 桩顶水平位移

由图3可知无水砂卵石地层基坑桩顶水平位移值约为桩最大水平位移值的0.59倍，桩最大水平位移值为桩顶水平位移值与桩体水平位移值中的大值。

图3 桩顶位移与桩向基坑内位移占比关系

图4为桩顶水平位移与基坑开挖深度之间的关系。无水砂卵石地层基坑工程桩顶水平位移向基坑内最大变形量约为基坑深度的0.07%，平均值约为0.03%；向基坑外最大变形量约为基坑深度的0.04%，平均值约为0.02%。

图4 桩顶水平位移与基坑深度的关系

3.2 桩体水平位移

桩体向基坑内水平位移见图5。由图5可知，桩体水平位移变形最大值非常接近桩的最大水平位移变形值，达到了98%，可以认为乌鲁木齐无水砂卵石地层基坑工程中的桩体水平位移即为桩的最大水平位移。

图5 桩体向基坑内水平位移

桩体水平位移与基坑深度的关系见图6。由图6可知，乌鲁木齐无水砂卵石地层基坑工程桩体向基坑内水平位移最大值约为基坑开挖深度的0.10%，平均值约为0.045%。

图6 桩体水平位移与基坑深度的关系

桩体最大变形位置见图7。由图7可知，乌鲁木齐无水砂卵石地层基坑工程桩体向基坑内产生最大变形的位置通常在基坑深度中部位置，最大值约为0.7H，平均值约为0.55H。

图7 桩体最大变形位置

4 结束语

通过对乌鲁木齐地铁1号线北段无水砂卵石地层车站主体基坑工程桩体水平位移监测数据的统计分析，得出如下结论：

（1）桩顶水平位移向基坑外变形量为-0.1mm~7.6mm，平均值为-2.7mm，向基坑内变形量为0.2mm~15.7mm，平均值为4.2mm；桩体水平位移变形量为1.73mm~17.99mm，平均值为7.91mm，桩体最大水平位移均朝向基坑内。

（2）围护桩以桩体变形为主，桩体水平位移平均值约为桩最大水平位移的0.98倍，桩顶水平位移的平均值约为桩最大水平位移的0.59倍。

（3）无水砂卵石地层基坑工程桩顶水平位移向基坑内最大变形量约为基坑深度的0.07%，平均值约为0.03%；向基坑外最大变形量约为基坑深度的0.04%，平均值约为0.02%。

（4）乌鲁木齐无水砂卵石地层基坑工程桩体向基坑内水平位移最大值约为基坑开挖深度的0.10%，平均值约为0.045%。

（5）乌鲁木齐无水砂卵石地层基坑工程桩体向基坑内产生最大变形的位置通常在基坑深度中部位置，最大值约为0.7H，平均值约为0.55H。