第３４卷第３期２０２１年６月出版
Ｖｏｌ.３４Ｎｏ.３Ｊｕｎ.２０２１
ＳＨＡＮＤＯＮＧＳＣＩＥＮＣＥ
ＤＯＩ:１０.３９７６/ｊ.ｉｓｓｎ.１００２￣４０２６.２０２１.０３.０１０
【交通运输】西安地铁某车站深基坑开挖变形特性分析
孙建超１ꎬ毛红梅１ꎬ高攀科１ꎬ张华兵１ꎬ刘大鹏２
(１.陕西铁路工程职业技术学院ꎬ陕西渭南７１４０００ꎻ２.中交远洲工程咨询有限公司ꎬ河北石家庄０５００３５)
摘要:为了确保基坑开挖中周边环境的安全ꎬ以西安地铁某车站深基坑开挖为例ꎬ运用ＡＢＡＱＵＳ软件建立三维模型模拟开挖对周边地表沉降和围护结构变形的影响ꎬ重点研究开挖中周边地表的沉降分布规律和围护结构变形的规律ꎬ并与现场实际监测数据进行对比分析ꎮ结果表明:地表沉降的实测值比模拟计算值大ꎬ但变化趋势基本一致ꎻ在基坑开挖过程中ꎬ地表最大沉降位置距离基坑边缘约１１ｍ处ꎬ最大值为３.２９８ｍｍꎻ围护结构水平变形沿开挖深度的变化曲线呈抛物线形ꎬ最大水平位移位于基坑最大开挖深度的１/２处ꎬ最大水平位移为１１.０５ｍｍꎬ距基坑长边边缘０~２５ｍ及短边边边缘０~２２ｍ范围内的地表沉降最大ꎬ施工监测中应重点关注ꎮ关键词:深基坑ꎻ地表沉降ꎻ数值分析ꎻＡＢＡＱＵＳ有限元分析软件
中图分类号:ＴＵ７５３ 文献标志码:Ａ 文章编号:１００２￣４０２６(２０２１)０３￣００６２￣０９开放科学(资源服务)标志码(ＯＳＩＤ):
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｄｅｅｐｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ
ｐｉｔｅｘｃａｖａｔｉｏｎａｔａＸｉ′ａｎｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ
(１.ＳｈａａｎｘｉＲａｉｌｗａｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＷｅｉｎａｎ７１４０００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＨｅｂｅｉＹｕａｎｚｈｏｕＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３５ꎬＣｈｉｎａ)
ＳＵＮＪｉａｎ￣ｃｈａｏ１ꎬＭＡＯＨｏｎｇ￣ｍｅｉ１ꎬＧＡＯＰａｎ￣ｋｅ１ꎬＺＨＡＮＧＨｕａ￣ｂｉｎｇ１ꎬＬＩＵＤａ￣ｐｅｎｇ２
Ａｂｓｔｒａｃｔ∶ＴｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔｓꎬｔａｋｉｎｇｔｈｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｏｆａｄｅｅｐｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔａｔａＸｉ'ａｎｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎａｓａｎｅｘａｍｐｌｅꎬＡＢＡＱＵＳｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｅｘｃａｖａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｔａｉｎｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｔａｉｎｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈａｃｔｕａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａｔｏｇｕｉｄｅｓｉｔｅｓｕｒｆａｃｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ.Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｖａｌｕｅꎬｂｕｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄｉｓｔｈｅｓａｍｅ.Ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔｅｘｃａｖａｔｉｏｎꎬｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｇｒｏｕｎｄｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｏｃｃｕｒｓａｔ１１ｍｆｒｏｍｔｈｅｅｄｇｅｏｆｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔꎬｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｂｅｉｎｇ３.２９ｍｍꎻｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｒｅｔａｉｎｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｌｏｎｇｔｈｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｉｓａｐａｒａｂｏｌａꎬｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｃｃｕｒｓａｔ１/２ｏｆｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｘｃａｖａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔꎬａｎｄｔｈｅｖａｌｕｅｉｓ１１.０５ｍｍ.Ｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｗｉｔｈｉｎ０~２５ｍｆｒｏｍｔｈｅｌｏｎｇｅｄｇｅａｎｄ０~２２ｍｆｒｏｍｔｈｅｓｈｏｒｔｅｄｇｅｏｆｔｈｅ
收稿日期:２０２０￣０６￣１８
基金项目:陕西铁路工程职业技术学院２０１９年首批科研基金(２０１９ＫＹ￣１１)
作者简介:孙建超(１９８２—)ꎬ硕士ꎬ讲师ꎬ研究方向为地基基础ꎮＥ￣ｍａｉｌ:３４６４８２２８６＠ｑｑ.ｃｏｍ
第３期孙建超ꎬ等:西安地铁某车站深基坑开挖变形特性分析
６３ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔꎬｗｈｉｃｈｓｈｏｕｌｄｂｅｆｏｃｕｓｅｄｏｎｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ∶ｄｅｅｐｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔꎻｓｕｒｆａｃｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔꎻｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓꎻＡＢＡＱＵＳ
近年来ꎬ城市轨道交通迅猛发展ꎬ地铁深基坑开挖施工引起地面沉降、周边建筑物下沉和倾斜等问题越来越多ꎬ甚至引起路面塌陷等安全事故ꎮ为确保施工中周边建筑物和道路的安全ꎬ有效控制地表沉降和变形ꎬ指导基坑的开挖工作ꎬ地铁深基坑开挖引起的地表沉降的数值分析和监测研究显得尤为重要ꎮ夏雄等[１]研究了常州某地铁站基坑施工临近地面沉降的变化规律ꎬ发现基坑开挖引起的地表变形总体呈“凹槽形”ꎬ可近似用多项式进行拟合ꎬ地表沉降最大值距离地下连续墙约０.５Ｈ(Ｈ为基坑开挖深度)ꎬ地面隆起出现在距离基坑断面较远处ꎮ李全文[２]对深厚软土地区地铁车站基坑施工对周边地表的影响进行研究ꎬ结果表明地表沉降横断面随着基坑开挖深度的增加逐渐从“三角形”形沉降转向“抛物线”形沉降ꎮ王玉田等[３]运用有限元分析结合现场监测的方法ꎬ分析了青岛地铁车站基坑开挖引起的地表沉降及围护结构变形的规律ꎬ结果表明在基坑开挖支护施工过程中ꎬ围护结构侧向水平变形沿基坑开挖深度的变化曲线逐步由“悬臂式”发展为“弓形”ꎬ最大水平位移值位于基坑最大开挖深度的２/３处ꎬ周边地表沉降随着到基坑边缘距离的变化逐步由“三角形”发展为“凹槽形”ꎬ地表最大沉降位置距离基坑边缘９ｍ处ꎮ代朋飞[４]研究了合肥地铁盾构法施工引起地表沉降的变化规律ꎬ运用有限元建模分析开挖与地表沉降的关系并与实测数据进行对比ꎬ得到不同开挖方案的地表沉降曲线ꎬ通过对比同组沉降曲线的变化特征进而得到隧道埋深、注浆强度、掘进力对地表沉降的影响规律ꎬ利用地表沉降的规律对地铁建设工程提出控制地表沉降的有效措施ꎮ李永靖等[５]在理论分析的基础上ꎬ提出了地表沉降数值计算模型ꎬ并对模型中的参数进行分析ꎬ结果表明考虑支护结构侧移影响下建立起来的数值计算模型具有一定的合理性ꎬ能够很好地预测基坑周围地表的沉降趋势ꎮ而西安地区存在地裂缝的地质灾害[６]ꎬ关于西安地铁深基坑开挖变形分析的实例和监测数据还不多见ꎬ因此对基坑开挖引起变形分析的研究对施工安全尤为重要ꎮ
本文运用ＡＢＡＱＵＳ有限元模拟分析与现场监测相结合的方法ꎬ对某地铁车站深基坑开挖引起周边地表沉降和围护结构变形进行模拟ꎬ并结合现场实测数据ꎬ分析沉降和变形规律ꎬ研究结果可指导现场的基坑开挖和监测工作ꎬ确保基坑开挖及周边环境的安全ꎮ
１ 工程概况及周边环境
该车站主体结构尺寸为１５９.１ｍ×２２.３ｍ(标准段宽)的地下三层换乘站ꎬ车站地下一层为站厅层ꎬ地下二层为设备层ꎬ站台位于地下三层ꎬ内部结构为钢筋混凝土箱型结构ꎬ车站结构示意图如图１所示ꎮ
图１ 车站结构示意图
Ｆｉｇ.１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
车站中部标准段基坑宽２２.３ｍꎬ深度２３.２４ｍꎬ北端头井宽２６.３ｍꎬ基坑深２４.５ｍꎬ南部扩大端宽２４.４ｍꎬ
开挖量约为８５０４３ｍ３ꎬ采用半盖挖顺做法施工ꎮ基坑围护采用１０００ｍｍ厚地下连续墙ꎬ深约４１.２４ｍꎬ标准段设６道内支撑ꎬ其中第一道为１２００ｍｍ×１０００ｍｍ的钢筋混凝土支撑ꎬ第五道和第六道为８００ｍｍ(钢管壁厚ｔ＝１６ｍｍ)的钢管支撑ꎬ其余均为６０９ｍｍ(ｔ＝１６ｍｍ)钢管支撑ꎮ
该车站沿道路布设ꎬ东侧是８层钢筋混凝土结构ꎬ距车站基坑２０ｍꎻ西侧是２~４层钢筋混凝土结构建筑ꎬ两栋建筑均有地下室ꎮ车站东南侧为商业广场ꎬ车站南端紧贴已运营的地铁２号线ꎬ站址北侧为空地约８００ｍ２ꎮ车站基坑平面及周边建筑示意如图２所示ꎬ施工场地狭小ꎬ该基坑周边环境复杂ꎬ又紧邻已运营的既有地铁线路ꎬ基坑开挖深度大ꎬ施工风险高ꎬ地表沉降的控制显得尤为重要ꎮ
６４山 东 科 学２０２１年
图２ 车站基坑及周边建筑平面示意图
Ｆｉｇ.２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｂｕｉｌｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｏｎ
２ 工程地质及水文地质概况
２.１ 工程地质
该站基坑开挖范围地层从上到下依序为杂填土、粉土、粉砂、粉质黏土、粉细砂、黏土、含卵砾石粉质黏土
和泥质粉砂岩ꎮ车站底板位于粉质黏土层ꎬ地连墙墙趾主要位于中风化泥质粉砂岩ꎬ地层分布情况如表１所示ꎮ
根据勘察报告ꎬ场地未发现岩溶、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降等不良地质作用ꎬ场地范围内的粉土为轻微液化土层ꎬ埋藏浅、厚度较小ꎬ车站底板部分位于液化土层以下ꎮ
表１ 地层分布情况表Ｔａｂｌｅ１ Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｓｔｒａｔａ编号②￣１ｃ３①￣１地层名称松散、稍密的杂填土粉土粉砂
埋深/ｍ０~４５~１２３~６
②￣３ｂ４＋ｄ３②￣４ｄ２③￣２ｅ③￣４ｅ③￣４ｅ
②￣２ｄ３
粉质黏土粉细砂黏土
１１~１８１７~２６２３~２９２７~４０４１~４３
含卵砾石粉质黏土
泥质粉砂岩
２.２ 水文地质
本段地下水类型分别为地表水、孔隙潜水和弱承压水３种类型ꎮ孔隙潜水主要位于杂填土层、粉质黏土
层ꎬ对车站基坑开挖影响较大ꎬ施工时需在基坑内设置降水井ꎬ在施工前对基坑内采用疏干降水ꎬ对承压水层
第３期孙建超ꎬ等:西安地铁某车站深基坑开挖变形特性分析
６５根据按需降水原则进行降水ꎮ弱承压水主要赋存于含卵砾石粉质黏土ꎬ隔水顶板为粉质黏土ꎬ对工程影响较小ꎮ
３ 基坑开挖对地表影响模拟计算
３.１ 基本假定
在建立基坑开挖模型时作了如下假定:各层土体水平状分布且是各向同性的弹塑性材料ꎬ不考虑地下水
的影响ꎬ只考虑土的竖向自重应力ꎬ按不排水条件下的基坑进行开挖ꎬ不考虑时间因素对土体变形的影３.２ 模型的参数选取
响[７￣９]ꎬ地下连续墙和支撑结构为弹性体ꎬ土体为服从Ｍｏｈｒ￣Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服准则的均质弹塑性体ꎮ
运用ＡＢＡＱＵＳ建立三维基坑开挖模型ꎬ长度和和宽度方向取２倍实际尺寸的影响范围ꎬ深度方向取３
倍的影响范围ꎬ模型尺寸为３００ｍ×１１０ｍ×６０ｍꎬ本例中土体采用三维八节点实体减缩积分单元(Ｃ３Ｄ８Ｒ)进行模拟ꎬ围护结构采用四节点减缩积分的壳单元(Ｓ４Ｒ)ꎬ支撑结构采用两节点梁单元(Ｂ３１)ꎬ地下连续墙与土体间采用硬接触关系ꎬ支撑与围护结构采用ＡＢＡＱＵＳ中的ｔｉｅ进行约束ꎮ模型在模拟计算中取位移边界约束取为:模型的顶面为自由边界面ꎻ底面３个方向都约束ꎬ短边两个面约束Ｘ方向位移ꎬ长边两个面约束Ｙ方向位移ꎮ土体和连续墙模型的网格划分见图３~４ꎮ
图３ 模型土体网格划分图Ｆｉｇ.３ Ｇｒｉｄｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｓｏｉｌ
图４ 地连墙的网格划分图Ｆｉｇ.４ Ｇｒｉｄｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｄｉａｐｈｒａｇｍｗａｌｌ
地基土的参数根据勘察报告如表２所示ꎬ支护结构尺寸及参数如表３所示ꎬ开挖前先进行初始地应力平衡ꎬ然后施做地下连续墙围护结构ꎬ共分７个工况进行开挖和支护ꎬ首先开挖到－１.２ｍꎬ施作第一道混凝土支撑ꎬ然后依次开挖支撑ꎬ每次开挖深度为４ｍ左右ꎬ第六道支撑施工完成后ꎬ开挖至设计深度ꎬ施工工况情况如表４所示ꎮ
表２ 地基土的计算参数
Ｔａｂｌｅ２ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓｏｉｌ土质类型杂填土粉土粉砂粉质黏土粉细砂黏土
含卵砾石粉质黏土
泥质粉砂岩
厚度/ｍ３.５３.２６.５１０.２６.６６.２３.５１.５
容重/(ｋＮｍ－３)１８.６１８.３１８.９１９.０１９.８１８.９２１.８２５.６
摩擦角/(°)１５.０２１.０３０.５２０.０３０.０２０.１４０.２３５.２
黏聚力/ｋＰａ２５２２０２４０２０２３２３
弹性模量/ＭＰａ４.１１０１５２０２５１８１００５００
泊松比０.４００.２５０.３００.３００.３００.３００.２００.２０
６６山 东 科 学表３ 支护结构尺寸及参数
Ｔａｂｌｅ３ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ结构类型地连墙
规格１ｍ１.２ｍ×１ｍϕ６０９ϕ８００
容重/(ｋＮｍ－３)２４.０２４.０７８.５７８.５
材料Ｃ３０Ｃ３０钢管支撑钢管支撑
２０２１年
弹性模量/ＭＰａ２４００２４００２１００００２１００００
泊松比０.２２０.２２０.２５０.２５
第一层水平支撑第二到四层水平支撑第五到六层水平支撑
表４ 施工工况模拟表
Ｔａｂｌｅ４ Ｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ施工步骤开挖前工况１工况２工况３工况４工况５工况６工况７
工况描述地应力平衡ꎬ施做地下连续墙开挖至－１.３ｍ处ꎬ施作第一道混凝土支撑
开挖至－５ｍꎬ施作第二道钢支撑开挖至－９ｍꎬ施作第三道钢支撑开挖至－１３ｍꎬ施作第四道钢支撑开挖至－１７ｍꎬ施作第五道钢支撑开挖至－２１ｍꎬ施作第六道钢支撑
开挖至－２３.２４ｍ
３.３ 有限元计算结果分析３.３.１ 周边地表沉降分析
基坑的开挖会导致周围土体应力重分布ꎬ发生地层的移动ꎬ引起地面沉降[１０￣１３]ꎮ沉降的大小直接影响
周边环境的安全ꎮ本文选取基坑的长边和短边沉降量最大的中点位置进行地面沉降分析ꎬ总结地表沉降随开挖的变形规律[１４￣１５]ꎮ地表沉降如图５所示ꎬＵ３表示沉降变形量ꎬ单位为ｍｍꎬ长边和短边中点处周边地表沉降随基坑开挖变化曲线如图６和图７所示ꎮ
图５ 地表沉降和坑底隆起情况Ｆｉｇ.５ Ｓｕｒｆａｃｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｎｄｐｉｔｂｏｔｔｏｍｕｐｌｉｆｔ
从图６和图７可以看出ꎬ基坑长边的沉降主要影响范围比短边大ꎬ坑底隆起最大值为１４.８８ｍｍꎬ周边地表最大沉降为３.２９８ｍｍꎮ由图６可以看出ꎬ随着基坑开挖深度的增加ꎬ周边地表沉降也在不断变大ꎬ曲线形态随着开挖深度的增加由开始时的“三角形”逐渐变为“凹槽形”ꎬ各工况最大沉降量都出现在距基坑边缘１１ｍ(０.５Ｈ)左右的位置ꎬ距基坑边缘０~２５ｍ内沉降量最大ꎬ施工中应重点关注[１６￣１７]ꎮ通过图７可以看出ꎬ随着基坑开挖深度的增加ꎬ地面沉降也在不断变大ꎬ曲线变化呈抛物线型ꎬ各工况最大沉降量都出现在距基坑边缘７ｍ(０.３Ｈ)左右的位置ꎬ距基坑边缘０~２２ｍ内沉降量最大ꎬ施工中应重点关注ꎬ地面沉降最大值发生在长边一
第３期孙建超ꎬ等:西安地铁某车站深基坑开挖变形特性分析
６７侧ꎮ基坑开挖长边对地表沉降影响范围为１.７２倍开挖深度ꎬ约为４０ｍꎻ短边对地表沉降的影响范围为１.５９倍开挖深度ꎬ约为３７ｍꎬ超过后影响很小ꎮ
图６ 长边中点处周边地表沉降
Ｆｉｇ.６ Ｇｒｏｕｎｄｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｒｏｕｎｄｔｈｅｍｉｄｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｌｏｎｇｅｄｇｅ
图７ 短边中点处周边地表沉降
３.３.２ 围护结构变形
Ｆｉｇ.７ Ｇｒｏｕｎｄｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｒｏｕｎｄｔｈｅｍｉｄｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｓｈｏｒｔｅｄｇｅ
随着开挖深度的增加ꎬ围护结构会向临空方向发生较大变形ꎬ选取长边中点处的围护结构变形进行分
析ꎬ围护结构的变形如图８所示ꎬＵ２表示围护结构向临空方向的位移ꎬ单位为ｍｍꎬ各工况下长边中点处围护结构位移如图９所示ꎮ
图８ 围护结构位移
Ｆｉｇ.８ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｔａｉｎｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
６８山 东 科 学２０２１年
图９ 长边中点处围护结构位移
Ｆｉｇ.９ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｔａｉｎｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｔｔｈｅｍｉｄｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｌｏｎｇｅｄｇｅ
由图８、９可以看出ꎬ随着开挖深度的增加ꎬ围护结构的位移也逐渐增大ꎬ最大位移位置有逐渐下移的趋势ꎬ曲线由“悬臂式”变为“抛物线形”ꎬ最大变形出现在深度１２.５ｍ(约０.５Ｈ)左右的位置ꎬ最大位移为１１.０５ｍｍꎬ在此位置附近要加强支撑ꎬ防止产生过大变形ꎻ深度２６ｍ以下位移都在１ｍｍ以下ꎬ围护结构墙底位移近似为０ꎬ分析原因是围护结构已经嵌入岩层ꎮ短边围护结构位移整体比长边小ꎬ变化规律与长边相似ꎬ在此不再赘述ꎮ
４ 与实测数据的对比分析
本文重点关注地表沉降监测情况与数值模拟的对比情况ꎬ选取长边基坑中点处的地表沉降监测断面ꎬ长边中点处周边地表沉降实测值如图１０所示ꎮ由图１０可以看出ꎬ随着基坑的开挖深度增加ꎬ地表沉降也在逐渐增大ꎬ曲线呈抛物线形ꎬ各工况最大沉降出现在距基坑边缘约１０ｍ处ꎬ与模拟的最大沉降距基坑边缘约１１ｍ处相近ꎻ主要影响范围为０~２０ｍꎬ与模拟计算的０~２５ｍ影响范围吻合ꎻ实测最大地表沉降为５.３０ｍｍꎬ与模拟的最大沉降３.２９８ｍｍ有一定差距ꎬ主要原因在于场地内的部分土层结构松散ꎬ分布不均ꎬ而建模时假定同一土层参数相同ꎬ加之模拟中主要考虑开挖引起的地表沉降ꎬ没有考虑基坑周边建筑物和其他荷载的影响ꎻ但是模拟值与实测值的地表沉降曲线变化规律基本一致ꎬ验证了模拟计算的合理性ꎬ在施工中还要做好建筑物和地面沉降监测工作ꎬ确保安全ꎮ
图１０ 长边中点处周边地表沉降实测值
Ｆｉｇ.１０ Ｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｏｆｇｒｏｕｎｄｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｒｏｕｎｄｔｈｅｍｉｄｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｌｏｎｇｅｄｇｅ
第３期孙建超ꎬ等:西安地铁某车站深基坑开挖变形特性分析
６９５ 结论
本文以西安地铁车站深基坑工程为背景ꎬ运用ＡＢＡＱＵＳ进行模拟分析计算ꎬ结合现场实测数据ꎬ主要分析基坑开挖引起的围护结构变形和周边地表沉降的变化规律ꎬ并将周边地表沉降的模拟结果与现场监测值进行对比ꎬ得到以下结论:
下ꎬ随着距基坑边缘距离的增大ꎬ沉降是先增大ꎬ后减小ꎬ地表最大沉降位置在距离基坑边缘约１１ｍ处ꎻ长边为距基坑边缘０~２５ｍ范围内沉降量最大ꎬ短边为距基坑边缘０~２２ｍ范围内沉降量最大ꎬ施工中应作为监测的重点ꎮ
２６ｍ以下的位移都在１ｍｍ以下ꎬ施工中要加强０~２１ｍ深度范围内的监测ꎮ值相近ꎬ主要影响范围也一致ꎮ
(２)模拟分析中ꎬ围护结构的最大位移出现在深度１１ｍ(０.５Ｈ)左右的位置ꎬ最大位移为１１.０５ｍｍꎬ深度(３)实测周边地表沉降值大于模拟值ꎬ但是实测值与模拟值曲线的变化规律一致ꎬ最大沉降位置与模拟今后的研究中ꎬ还需考虑基坑周边建筑物及其他荷载对基坑开挖引起地表沉降的影响ꎬ施工中应加强对临近建筑物变形和地表沉降的监测ꎮ
(１)基坑开挖中的周边地表沉降的模拟变化规律为:沉降曲线随着开挖深度的增加逐渐增大ꎻ同一工况
参考文献:
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