盾構(gòu)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測與數(shù)值模擬

摘要：以廣州市軌道交通十三號線一期工程夏園站～南崗站區(qū)間設(shè)置的盾構(gòu)井兼軌排井深基坑為研究對象，制定了深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測方案，并且分析不同工況下圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移隨地連墻埋深變化規(guī)律。采用有限差分軟件FLAC3D對基坑開挖過程進(jìn)行數(shù)值模擬，對比分析監(jiān)測數(shù)據(jù)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)計算結(jié)果，同時對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析。分析結(jié)果表明：地連墻加支撐和環(huán)框梁組成的圍護(hù)體系，能很好限制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)證明了數(shù)值模擬及參數(shù)選取的合理性。支撐位置的變化對圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制起重要作用，增大地連墻埋深可以減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移。

Abstract： Taking the deep foundation pit of shield well and track panel well in the section between Xiayuan Station and Nangang Station of Guangzhou Rail Transit Line 13 Phase I project as the research object， the deformation monitoring scheme of supporting structure of deep foundation pit was formulated， and the variation law of horizontal displacement of supporting structure with the buried depth of diaphragm wall under different working conditions was analyzed. The finite difference software FLAC3D was used to simulate the excavation process of the foundation pit. The monitoring data and the calculation results of the retaining structure were compared and analyzed. At the same time， the optimization analysis of the retaining structure was carried out. The analysis results show that： the supporting frame and the ring frame beam are very good to limit the deformation of the supporting structure. The rationality of numerical simulation and parameter selection is proved by the actual monitoring data. The change of supporting position plays an important role in the deformation control of supporting structure and increasing the buried depth of ground connection can reduce the horizontal displacement of supporting structure.

關(guān)鍵詞：深基坑;圍護(hù)結(jié)構(gòu);監(jiān)測;數(shù)值模擬

Key words： deep excavation;supporting structure;monitor;numerical simulation

中圖分類號：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）22-0104-04

0? 引言

隨著地鐵的大規(guī)模建設(shè)，深基坑工程不斷出現(xiàn)，基坑的穩(wěn)定性便成為基坑工程主要考慮問題。深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形是導(dǎo)致基坑事故的重要原因，國內(nèi)外學(xué)者對深基坑施工過程變形規(guī)律進(jìn)行了大量研究[1-3]。但由于基坑工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性，以及基坑計算方法和參數(shù)選取沒有統(tǒng)一規(guī)定，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性已成為設(shè)計和施工主要關(guān)注問題?；邮┕み^程現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬是研究基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律的主要方法[4-6]，本文以盾構(gòu)井深基坑為背景，制定監(jiān)測布置方案，并采用數(shù)值模擬方法計算，將監(jiān)測數(shù)據(jù)和計算結(jié)果對比分析，分析深基坑施工過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律，并且對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，為類似深基坑工程提供參考借鑒。

1? 工程概況

本工程為廣州市軌道交通十三號線一期工程夏園站～南崗站區(qū)間設(shè)置的盾構(gòu)井兼軌排井基坑，基坑位于廣海路與黃埔東路交口西北側(cè)，起始里程YDK49+813.705，終點(diǎn)里程為YDK49+875.106，盾構(gòu)井為長61.4m，寬25.5m的長方形，主體結(jié)構(gòu)為單層箱型框架，防水為結(jié)構(gòu)全外包形式?；臃秶鷥?nèi)埋設(shè)眾多管線，盾構(gòu)井北側(cè)有一個4層居民樓，其他建筑物距離較遠(yuǎn)，附近為交通干線黃埔東路，交通繁忙。本盾構(gòu)井基坑所處地貌形態(tài)為珠江三角洲沖積平原地貌，地形相對平緩，一般標(biāo)高在7.75～8.74m之間。地層上部為人工雜填土，下部依次為淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、粉質(zhì)粘土、含礫砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，會有砂土地震液化不良地質(zhì)作用。地下水位較淺，標(biāo)高平均為6.7m，雨季水位明顯上升，冬季有所下降，變化幅度在1.00～2.50m之間，地下水具有弱腐蝕性。

地連墻入土深度也是影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)，原設(shè)計入土深10m，現(xiàn)在選取四種不同工況，入土深度分別為6m、8m、12m和14m。將四種不同工況下連續(xù)墻水平位移和原設(shè)計工況進(jìn)行對比，對比曲線如圖6所示。

由圖6可知，地連墻不同入土深度下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移變形規(guī)律基本一致。入土深度減小到6m和8m時，最大側(cè)移明顯增大。入土深6m時，最大側(cè)移7.88mm，比原設(shè)計的6.8mm增大15.88%。入土8m時，最大側(cè)移7.24mm，比原設(shè)計增大6.47%，最大水平位移值均在20mm允許范圍內(nèi)。入土深度增大到12m時，最大側(cè)移6.65mm，減小了2.21%。入土深14m時，最大側(cè)移6.57mm，減小了3.38%。因此，原設(shè)計地連墻入土深度滿足基坑穩(wěn)定性要求，減小地連墻入土深度會導(dǎo)致側(cè)移增大，增大入土深度對控制地連墻水平位移作用很小。

5? 結(jié)論

①以廣州市軌道交通十三號線一期工程夏園站～南崗站區(qū)間設(shè)置的盾構(gòu)井兼軌排井基坑為背景，制定了深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測項(xiàng)目和監(jiān)測方案，并采用軟件對基坑開挖過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析。

②對比分析實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)和數(shù)值計算結(jié)果，監(jiān)測數(shù)據(jù)小于限制要求，說明圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。監(jiān)測數(shù)據(jù)和計算結(jié)果顯示，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律基本一致，說明數(shù)值模型建立和參數(shù)選取合理恰當(dāng)。數(shù)值模擬可以預(yù)測基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律，并且用于指導(dǎo)基坑設(shè)計和施工。

③通過對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，發(fā)現(xiàn)改變支撐位置對圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形有重要影響。地下連續(xù)墻入土深度也對圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形有明顯作用，但單純的增大入土深度并不能有效減小側(cè)移，還會增加造價成本。

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作者簡介：萬匡迪（1999-），河北灤縣人，石家莊鐵道大學(xué)土木工程專業(yè)在讀。