南寧地鐵三號線超深基坑開挖引起圍護結構變形規(guī)律研究

董妍妍

（石家莊鐵道大學土木工程學院， 河北 石家莊 050043）

隨著我國地下空間工程的不斷發(fā)展，基坑工程逐漸呈現(xiàn)“大、深、緊、鄰”的特點。本文的研究內容以南寧青秀山地鐵站為依托，其北側超深風亭基坑深度達到56.7m，比其他同類基坑深度要大很多，所以對其進行變形規(guī)律研究，并與其他深基坑變形規(guī)律進行對比得出異同點，對今后類似工程有一定的指導意義。

1 工程概況及地質條件

本文依托于南寧地區(qū)地鐵3號線青秀山站深基坑工程，其中1號風亭長27.3 m，寬15.6 m，基坑深度 56.7 m。圍護結構為Φ1 500@1 900 鉆孔灌注樁+12 道支撐，主體結構鋼管混凝土兼做臨時中立柱，圍護樁長達65.9 m。

該車站位于南寧古近系半成巖地層，經(jīng)勘察從上到下地層大致分為四層，最上層為素填土層，第二層為泥巖、粉砂質泥巖土層，第三層為粉砂巖、泥質粉砂巖層，最底層為粉(細)砂巖層。

2 基坑變形監(jiān)測分析

2.1 監(jiān)測項目及測點布置

基坑監(jiān)測點布置圖如圖1 所示。

圖1 基坑平面及監(jiān)測點布置圖

2.2 樁體水平位移監(jiān)測結果分析

選取圍護樁體ZQT05 監(jiān)測點對圍護結構水平變形進行分析，ZQT05 第1～12步水平變形如圖2 所示。

圖2 ZQT05 樁體水平位移

由圖2 可知，當開挖1 進行時由于還未進行支撐及冠梁的架設，圍護結構水平變形接近“懸臂梁”變形。隨著開挖與支撐結構的架設，圍護樁的受力方式發(fā)生改變，導致圍護結構水平變形隨著開挖深度的增加而增加，當開挖至坑底以后，圍護結構水平變形達到最大，最大變形處約為42m～45m 處，并且呈中間大，兩端小的“鼓肚形”。

3 數(shù)值模擬與對比分析

3.1 模型簡介

采用Midas/GTS 對超深基坑的開挖過程進行了三維數(shù)值模擬分析。選取267.3 m×255.6 m×120 m 建立模型，土體本構選擇修正摩爾庫倫。

3.2 開挖工序

本文主要模擬研究超深基坑的開挖過程。首先進行初始地應力平衡，接著地連墻加立柱施工，隨后從1 到12 層逐層開挖以及架設支撐，最后激活地板。

3.3 數(shù)值模擬結果與監(jiān)測變形對比

選取ZQT07 處，第12 步開挖的圍護結構水平變形進行分析，如圖3 所示。

圖3 圍護結構位移曲線對比圖

由圖3 分析可知圍護樁水平位移模擬值與監(jiān)測值的變形趨勢基本相同。監(jiān)測值最大變形為9.98 mm，發(fā)生在42 m 深度處，模擬值最大變形為9.31 mm，發(fā)生在39 m 深度處。監(jiān)測值最大水平變形位置深度略大于模擬值，且誤差較小。

3.4 超深基坑開挖與其他深基坑圍護結構變形對比

許多學者針對不同地區(qū)基坑的變形監(jiān)測結果進行了大量統(tǒng)計分析。江曉峰等人[1]通過對上海軟土地區(qū)58 個19m 以上的深基坑進行現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，得出圍護結構最大變形處發(fā)生在0.59H～1.12H 之間，最大水平位移約在0.08%H～0.24%H之間。喬亞飛[2]等通過對無錫地區(qū)深基坑地連墻變形進行了分析，得出圍護結構最大變形處發(fā)生在0.7H～1.1H 之間，最大水平位移約0.05%H～0.25%H 之間。成峰等人[3]對蘇南地區(qū)深基坑深基坑變形進行了分析，得出圍護結構最大變形處約在0.57H～1.12H 處，最大水平位移發(fā)生在0.06%H～0.3%H 之間。

本文通過對青秀山站接近60m 的超深基坑工程進行分析，得出圍護結構變形大致呈現(xiàn)兩端小中間大的“鼓肚”形，且最大變形位置發(fā)生在0.69H～0.79H 處，最大變形量約為0.018%H。與上述大量實例分析結果進行對比，得出該超深基坑圍護結構變形規(guī)律及最大變形位置基本滿足基坑開挖一般變形規(guī)律，但圍護結構最大變形量略小于其他深基坑。經(jīng)分析，雖然該超深基坑開挖深度接近60m，比其他基坑開挖深度大很多，但是該地層為半成巖地層，29m 以下的地層成巖程度較深，對土體嵌固作用較好，所以圍護結構最大變形量要略小于其他深基坑。

4 結論

本文依據(jù)對青秀山站超深風亭基坑進行變形分析得出圍護結構變形形式由“懸臂形”轉化為“鼓肚”形。最大變形約在0.69H～0.79H 處。模擬值與監(jiān)測值變化趨勢基本一致，擬合效果較好。通過對該超深基坑與其他基坑變形規(guī)律進行對比，可得出該超深基坑變形規(guī)律基本滿足基坑開挖一般變形規(guī)律，圍護結構的變形趨勢與最大變形位置與其他基坑變形規(guī)律基本相同，但最大變形量略小于其他深基坑。