摘要：目前大多数地铁车站深基坑施工均以地下连续墙作为支撑维护结构，地下连续墙在深基坑开挖过程中，自身的变形规律与变形程度对深基坑施工安全有直接影响。因此做好地下连续墙施工变形的各方面研究意义重大，本文基于上述背景，以某地区轨道交通11号线为例，对深基坑地下连续墙施工变形进行了研究，以期能为工程施工提供借鉴。
关键词：地铁车站；深基坑；施工变形
随着我国地铁建设事业迅猛发展，地铁施工的安全稳定问题也受到了社会各界的广泛关注，从基础施工视角来看，深基坑施工在地铁车站施工中占据重要地位，作为深基坑支护的主要结构，地下连续墙的变形大小和规律直接影响到深基坑施工的安全性。以下将结合某地区轨道交通11号线的实际检测数据，对深基坑开挖过程中地下连续墙的变形特征进行了分析。
1 地铁车站工程概况
某市地铁11号线某车站主体为三层二跨现浇钢筋混凝土结构，车站总长336.5m，标准段宽23.5m，在车站两端开挖深基坑的井深为23.0m、22.5m，标准段开挖深度为20.0m，车站主体施工以明挖顺作法进行，两个端头井和标准段维护结构均以地下连续墙施工为主，墙深分别为38.7m、38.0m、19.0m。地下连续墙接头以锁口管进行施工，墙端头井第四道支撑体下2.0m处和深基坑坑底3m的范围内均以高压喷旋混凝土对周边结构进行加固处理。深基坑以钢支撑以及钢混结构支撑，在南北两个端头井均设置7道支撑墙。
深基坑水文地质条件为：该车站施工场地浅表部位地下水属于潜水类型，水源补给主要以自然降水以及地表径流为主，呈气象型动态特征，地下水位埋深在0.5～1.5m，区域年平均埋深变化幅度为0.3～0.5m。1－1层灰色粘质土壤属于浅部微承压水层，地下水埋深在4.7～4.9m，高程0.03～0.50m，预降水可疏干深基坑内的微承压水层;而2－2则属于晚更新世的河口～海洋相沉积层，从地层水文条件来分析属于第一承压含水层，水位埋深在5.5～5.9m，经水文检测后确定该区域承压水对基坑底部施工无影响。
2 深基坑地下连续墙围护结构变形特征分析
在车站工程的支撑轴面、墙顶、地墙以及水位、地面沉降处设置监测仪器，并及时获得监控数据后进行认真分析，根据深基坑范围，在围护边沿每隔20m打入斜面监测孔，共设置30个监测点(D1～D30)，监测频率为每天一次，4道支撑墙以下需根据工况以及监测变形的波动速率对监测频率进行调整，保证施工安全。
2.1不同测点见底后变形特征
对D2～D28测点进行监测，统计数据显示地下连续墙变形值比较离散，这也提示深基坑开挖施工过程极为复杂，存在较多的不确定因素，与理想状态下的变形出入较大。
2.2不同工况下变形特征
以监测结果为准，选取极具代表性的D11(厚800mm地墙)与D22(厚600mm地墙)为研究对象，对不同工况下两段地下连续墙侧向变形特征进行分析，结果表明，在同一施工条件下，D11变形程度明显小于D22，变形曲线更为缓和，而D22变形曲线转折明显，其原因可能与D11地墙刚度增大相关。深基坑顶部两层土开挖时所引起的地下连续墙变形量较为轻微，三层土以下开挖时，受深基坑外的土压以及开挖支撑体预应力作用时间的影响，变形速率逐渐加快，表现出显著的时空效应。地下连续墙变形在深基坑开挖面附近的监测点达到峰值，D11最大位移距离为52.34mm，D22最大位移距离为68.78mm，从现场实际测量结果来看，在开挖面偏上80cm处变形量最明显。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随着深基坑开挖深度增加，上部仍然有一定的变形，这也提示支撑体之间的相互作用力以及钢结构以及斜撑的预应力损失会对地下连续强变形有一定的影响。
2.3 变形控制措施
(1)针对时空效应，在施工过程中需对整体开挖时间进行严格控制，见底后尽快进行底板结构加固，在开挖过程中还需对开挖的空间尺寸进行分布控制，尽可能缩短地墙暴露时间，逐步开挖，逐步架设斜撑并附加预应力;(2)针对变形峰值，需增加地墙厚度(≥600mm)，抑制变形量;(3)变形监测数据离散的问题提示地墙受施工因素影响较大，因此可从对施工技术和施工组织管理等方面进行优化，达到控制地墙变形的效果。
2.4 墙体最大位移与时间关系
在该车站工程施工中，深基坑第一道支撑体为混凝土结构，考虑到施工影响因素后，选取D25～28第二道支撑体为监测对象，在基坑开挖前10天直到基坑结构底板混凝土浇筑完毕这一段时期进行变形监测，时长90天，对地下连续墙墙体最大位移进行监测。结果表明：深基坑内二层土未被扰动前，墙体稳固性极强，但基坑一旦开挖后地墙变形量逐渐增大，且随着开挖时间延长，支撑挡墙的暴露时间会直接影响到地下连续墙变形，这也充分表明时空效应在地墙变形中仍然适用。在二层土开挖后随着支撑预应力逐步发挥作用，地墙变形趋势放缓，但变化累计仍在增加，D14、D20、D28这些监测点在基坑开挖过程中受超挖以及预应力饱和等因素干扰，在整个监测期内都表现出高变形速率。在基坑开挖，且坑底混凝土浇筑加固完毕后，地墙侧向变形逐渐稳定，变形量得到有效控制。
3深基坑地下连续墙施工方案
开挖前对深基坑内的土体采取加固措施和预降水，并严格遵循时空效应原则，具体开挖步骤如下：(1)地下连续以及钢混结构支撑、顶圈梁符合工程设计强度后，待坑内水位降到基底2m后方可开挖;(2)开挖过程中需分段、分区、分层，以对称开挖法进行施工，严禁超挖。每层开挖厚度需≤2m，当处于同一工况条件时严禁下一次开挖到底。(3)每一工况施工时，开挖时间需≤8h，并及时安装好钢结构支撑，在16h内安装好钢结构斜撑，并施加预应力，在工程进展过程中需逐级附加预应力。以第2～5道地下连续墙支撑为例，支撑轴力为358、498kN/m时，预加的轴力应为251、376kN/m。(4)深基坑坑底需保留250mm左右的土层，人工挖除整平，避免坑底土层扰动，土方开挖完毕后需及时浇筑混凝土进行加固。(5)挖掘机和车辆严禁在支撑结构上行走作业，在开挖过程中尤其要注意避免机械撞毁支撑、立柱、围护墙以及固定桩。支撑顶面施工荷载需≤4kPa。
结束语
综上，在地铁车站深基坑施工当中，地下连续墙是主要的围护结构，但随着深基坑开挖的逐步深入，地下连续墙会产生一定程度的变形，施工人员需做好变形监测分析，并着重从时空效应、最大变形量与开挖位置的关系等方面进行考虑，对施工进行优化设计，从而减少地下连续墙变形幅度，保证施工安全。
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论文作者:徐雯雯
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月下
论文发表时间:2017/6/9
标签：深基坑论文; 地下论文; 车站论文; 地铁论文; 基坑论文; 预应力论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2017年2月下论文;