基于青島上軟下硬地層地鐵地下連續(xù)墻深基坑的變形特征研究

蘇繼超, 武俊琦, 李 媛

(1.青島市勘察測繪研究院,山東 青島 266033;2.青島巖土工程技術(shù)研究中心,山東 青島 266033)

0 引 言

地下連續(xù)墻深基坑在施工過程中需要利用支護(hù)結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行支撐，抵抗地鐵地下周圍巖層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，但是如果支護(hù)不當(dāng)?shù)那闆r下，地下連續(xù)墻深基坑會發(fā)生變形，此次以青島上軟下硬地層為例，對地鐵地下連續(xù)墻深基坑的變形特征進(jìn)行研究。

青島屬于典型的“土巖結(jié)合”地層，在地鐵的建設(shè)過程中，“上軟下硬”和含水量大的地層特點始終困擾著青島地鐵建設(shè)者；近年來，隨著施工工藝的提升和對安全質(zhì)量的高度重視，地下連續(xù)墻結(jié)合內(nèi)支撐的支護(hù)體系在青島軟弱地層的應(yīng)用愈來愈多，且取得了很好的施工效果[1]。本文通過一代表性深基坑的實測結(jié)果和施工控制措施進(jìn)行了研究和總結(jié)，分析了采用地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑變形特征。

1 地下連續(xù)墻深基坑變形測試

為了更好地分析地鐵地下連續(xù)墻深基坑的變形特征，以青島上軟下硬地層為測試環(huán)境，通過布置圍護(hù)樁頂水平位移、圍護(hù)樁頂沉降、相鄰地下管線沉降以及建筑物沉降、圍護(hù)樁體撓曲位移或土體深層水平位移這些監(jiān)測項目，對地鐵地下連續(xù)墻深基坑變形情況進(jìn)行監(jiān)測，獲取到地鐵地下連續(xù)墻深基坑變形相關(guān)數(shù)據(jù)[2]。表1為基于青島上軟下硬地層地鐵地下連續(xù)墻深基坑變形監(jiān)測項目表。

表1 青島上軟下硬地層地鐵地下連續(xù)墻深基坑變形監(jiān)測項目表

測試過程：選取三種支撐施工工序作為測試對象，其中包括“先撐后挖”“邊挖邊撐”“先挖后撐”，每個深基坑項目布置20個監(jiān)測點(DBC01-20、ZQT01-20、DSW01-20)按，照表1中布置的監(jiān)測項目，采集到所有監(jiān)測點變形情況，為后續(xù)地下連續(xù)墻深基坑變形特征分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

2 地下連續(xù)墻深基坑變形隨挖深變化特征

為明確地下連續(xù)墻深基坑變形隨挖深變化的特征，每下挖1 m進(jìn)行一次監(jiān)測，并將最大形變處的累計變形量繪制成圖，如圖1所示。

圖1 挖深-最大形變處的累計變形量變形曲線圖

從圖1可以看出，地下連續(xù)墻深基坑變形呈明顯的正相關(guān)規(guī)律：地下連續(xù)墻深基坑隨著挖深變形程度逐漸加大，整體呈現(xiàn)上升趨勢，最后形變量基本保持不變。從獲取到的對地下連續(xù)墻深基坑周圍壓力數(shù)值顯示，大部分壓力值在8.5～10.0 kPa，并且壓力變化規(guī)律基本與結(jié)構(gòu)變形規(guī)律相一致，因此可以判定地下連續(xù)墻深基坑變形與所受到的壓力有關(guān)，隨著壓力的增加，地下連續(xù)墻深基坑變形程度加大[3]。而壓力的變化又與地下連續(xù)墻深基坑挖深有直接關(guān)系，開挖深度越大，地下連續(xù)墻深基坑周圍壓力越大，因此可以得出：青島上軟下硬地層地鐵地下連續(xù)墻變形程度隨著開挖深度加深而變大[4]。為了進(jìn)一步探究連續(xù)墻深基坑變形隨挖深變化特征，針對深基坑不同位置變形程度繪制曲線圖，如圖2所示。

圖2 地下連續(xù)墻深基坑不同位置變形曲線圖

結(jié)合圖1、圖2可以得出：地下連續(xù)墻水平變形隨開挖深度增加單調(diào)增加，最大變形的位置在深度8～13 m附近，正好為第二道支撐(8 m深)和第三道支撐(13 m深)對應(yīng)位置，當(dāng)該深度變形量超出控制值時，附近地表和建筑物也會產(chǎn)生沉降。故支撐架設(shè)的及時性是圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵。

3 支撐的不同施工工序?qū)?yīng)地下連續(xù)墻變形特征

通過對三種不同施工方式的地下連續(xù)墻深基坑變形監(jiān)測，繪制三種方式地下連續(xù)墻深基坑變形曲線圖，如圖3所示。

圖3 支撐的不同施工工序?qū)?yīng)地下連續(xù)墻變形曲線圖

從圖3可以看出，支撐的不同施工工序?qū)η鄭u上軟下硬地層地鐵地下連續(xù)墻深基坑變形具有影響，不同支護(hù)施工方式理深基坑變形程度不同，其中“先撐后挖”支護(hù)施工方式變形程度最小，其他兩種支護(hù)施工方式深基坑變形程度較大[5]。由此可以得出：“先撐后挖”變形小于“邊挖邊撐”或“先挖后撐”。

4 地下連續(xù)墻深基坑變形隨樁后土體加固變形規(guī)律

通過對同一地質(zhì)情況區(qū)段，周邊土體注漿加固的地下連續(xù)墻和土體未加固的地下連續(xù)墻進(jìn)行對比變形監(jiān)測，繪制曲線圖，如圖4所示。

圖4 土體加固與未加固-側(cè)地下連續(xù)墻變形曲線圖

從圖4可以看出，墻后土體加固的地下連續(xù)墻，在開挖期間的變形小于未經(jīng)加固的墻體變形。

通過對青島上軟下硬地層地鐵地下連續(xù)墻深基坑監(jiān)測，得出其變形規(guī)律如下：

(1)青島上軟下硬地層地鐵地下連續(xù)墻變形程度隨著開挖深度加深而變大最大，最大變形的位置在開挖深度1/2處的兩道支撐之間，同時該斷面對應(yīng)的地表和建筑物產(chǎn)生沉降。

(2)“先撐后挖”變形小于“邊挖邊撐”或“先挖后撐”。

(3)經(jīng)過樁后土體加固的地下連續(xù)墻變形小于未經(jīng)加固的墻體變形。在類似工程的施工過程中，應(yīng)預(yù)先加固周邊土體；基坑挖深接近1/2時，應(yīng)做到“先撐后挖”；做好變形較大的地下連續(xù)墻對應(yīng)的道路和建筑物監(jiān)測。

5 結(jié)束語

本文通過對青島上軟下硬地層地鐵地下連續(xù)墻深基坑監(jiān)測分析，探究了地下連續(xù)墻深基坑的變形特征以及變形規(guī)律，對上軟下硬地層地鐵地下連續(xù)墻深基坑變形應(yīng)對措施實施提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，也為研究地下連續(xù)墻深基坑變形特征提供了參考理論，具有良好的現(xiàn)實意義。