紹興地鐵一號(hào)線深基坑開(kāi)挖過(guò)程數(shù)值分析

陳曉鵬， 陳士軍， 吳 烈， 李棟偉, b， 鹿慶蕊, b， 蔣瀟伊

(1. 東華理工大學(xué) a. 土木與建筑工程學(xué)院， b. 核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江西南昌 330013； 2. 核工業(yè)青島工程勘察院， 山東青島 266041)

當(dāng)前地上空間已難以滿足我國(guó)城市化進(jìn)程快速增長(zhǎng)的用地需求，地下空間的開(kāi)發(fā)和利用在工程界越來(lái)越受到重視。我國(guó)中東部主要城市人口密度較大，地上空間有限，因此城市地下空間的合理開(kāi)發(fā)極為迫切[1-5]。為了應(yīng)對(duì)以上問(wèn)題，我國(guó)一些發(fā)達(dá)城市開(kāi)通了多條地鐵線路。截至2020年10月，僅上海市就已開(kāi)通20條地鐵線路，其中地鐵17號(hào)線延申至浙江省嘉興市的項(xiàng)目于2021年前動(dòng)工，基坑工程逐步向超深、超大的方向發(fā)展。地鐵項(xiàng)目一般處于城市中心，大部分基坑開(kāi)挖也處于城市建筑物密度較高之處，絕大多數(shù)基坑不滿足放坡開(kāi)挖的條件，需要采用深基坑開(kāi)挖的方式進(jìn)行，因此在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，地下連續(xù)墻的水平位移、周邊土體沉降、鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)等成為近5 a地下空間工程中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。深基坑施工邊界條件過(guò)于復(fù)雜，一般很難通過(guò)解析法求解基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的變形及周邊土體的沉降，數(shù)值分析法為此提供了有利的解決方法[6-9]。文獻(xiàn)[10-18]中通過(guò)分析近10 a我國(guó)各城市建設(shè)的基坑的實(shí)測(cè)結(jié)果，得到了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律和周邊地表沉降的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)寬比較大的基坑發(fā)生較大變形的位置一般在基坑長(zhǎng)邊中點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)段端部位置。朱彥鵬等[19]對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和數(shù)值模擬，結(jié)果表明，當(dāng)基坑開(kāi)始開(kāi)挖時(shí)，樁頂水平位移較大，沿樁身呈前傾型分布；隨著基坑逐漸向下開(kāi)挖，位移較大部位不斷下移；鋼管內(nèi)支撐施工后，支護(hù)樁的水平位移曲線呈弓型分布，最大值位于距離坑底基坑開(kāi)挖深度的1/2～1/3處?；魸?rùn)科等[20]對(duì)某地鐵車站基坑的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)在基坑開(kāi)挖初始階段，鋼支撐軸力增長(zhǎng)較快，隨著開(kāi)挖接近完成，軸力也趨于穩(wěn)定；相對(duì)于混凝土支撐，鋼支撐在開(kāi)挖開(kāi)始階段軸力呈現(xiàn)二次曲線增加，增加到一定數(shù)值后才開(kāi)始趨于平穩(wěn)。

本文中以浙江省紹興市地鐵一號(hào)線塔山站工程為背景，基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用有限元分析軟件ABAQUS模擬基坑開(kāi)挖及支護(hù)過(guò)程中各支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊土體的變形和位移變化規(guī)律，并進(jìn)行對(duì)比分析。

1 工程概況

1.1 基坑

紹興地鐵一號(hào)線塔山站基坑長(zhǎng)度為208.9 m，基坑標(biāo)準(zhǔn)段寬度為19.7 m，深度為16.88～17.3 m；盾構(gòu)井加寬段寬度為26.3 m，深度為18.3～18.7 m。車站使用地下連續(xù)墻、混凝土支撐及鋼支撐的圍護(hù)形式，地下連續(xù)墻厚度為800 mm，整個(gè)施工過(guò)程中自上而下設(shè)置5層鋼支撐，第1層采用C30鋼筋混凝土支撐，截面尺寸為800 mm×700 mm(長(zhǎng)度×寬度)，其余4層采用直徑與壁厚分別為609、 16 mm的鋼(一級(jí)鋼)支撐， 其中基坑端部4個(gè)角采用斜支撐。 基坑標(biāo)準(zhǔn)段支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖如圖1(a)所示。 標(biāo)準(zhǔn)段混凝土支撐間隔為9 m， 非標(biāo)準(zhǔn)段間隔為7.5 m。 4層鋼支撐布設(shè)一致，基坑標(biāo)準(zhǔn)段支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖1(b)所示。

(a)剖面圖(單位為mm)

(b)平面布置圖(單位為m)圖1 基坑標(biāo)準(zhǔn)段支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖與平面布置圖

1.2 工程地質(zhì)條件

基坑區(qū)域下覆土層依次為碎石填土、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化凝灰?guī)r?；娱_(kāi)挖過(guò)程中揭露土層以淤泥質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土為主。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果及勘查經(jīng)驗(yàn)，淤泥質(zhì)黏土含少量有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)，有臭味，局部相變?yōu)橛倌?，為高壓縮性土，局部孔段夾雜少量粉土薄層。粉質(zhì)黏土為軟可塑，含少量的鐵錳質(zhì)結(jié)核及銹斑。根據(jù)地勘報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)的室內(nèi)試驗(yàn)，得到主要土層的物理力學(xué)參數(shù)，如表1所示。

2 有限元分析

2.1 數(shù)值建模

以實(shí)際基坑尺寸建立三維有限元模型，模型尺寸(長(zhǎng)度×寬度×深度)為350 m×150 m×60 m。土體和地下連續(xù)墻采用實(shí)體單元建模，如圖2所示。支撐采用梁?jiǎn)卧?，?shí)體單元網(wǎng)格類型為三維六節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元C3D8R，支撐為梁?jiǎn)卧狟31，在保證精度的同時(shí)，對(duì)地下連續(xù)墻附近單元進(jìn)行加密，距離基坑越遠(yuǎn)，則網(wǎng)格越少，計(jì)算越快。土體與墻體間的接觸類型為接觸模型，切向?yàn)榱P函數(shù)，法向?yàn)橛步佑|。在接觸面創(chuàng)建過(guò)程中，按照不同土層分別創(chuàng)建接觸面，其中墻體的內(nèi)表面與外表面設(shè)為主面，墻內(nèi)土體及外部土體的表面為從面[21]。地下連續(xù)墻與支撐體系之間選用綁定接觸。由于基坑周邊無(wú)其他工程施工以及大型建筑，因此在計(jì)算中主要考慮地表交通荷載。

表1 主要土層的物理力學(xué)參數(shù)

圖2 土體和地下連續(xù)墻實(shí)體單元建模

2.2 計(jì)算參數(shù)

整個(gè)模型中土體均采用摩爾-庫(kù)倫理想彈塑性模型。地下連續(xù)墻和支撐均選用彈性模型，彈性模量分別為30、 209 GPa，支撐為梁?jiǎn)卧?。劃分后的土層參?shù)如表1所示。

2.3 計(jì)算步驟

模擬計(jì)算過(guò)程按照施工工況進(jìn)行分析步設(shè)計(jì)，主要步驟如下： 1)平衡初始地應(yīng)力場(chǎng)； 2)開(kāi)挖5層土體，并安裝4層鋼支撐，其中開(kāi)挖5層土體的厚度均為3 m。

2.4 計(jì)算結(jié)果

2.4.1 地下連續(xù)墻水平位移

圖3所示為基坑開(kāi)挖完第1、 5層土體后的地下連續(xù)墻水平位移云圖。從圖中可以看出，地下連續(xù)墻最大水平位移點(diǎn)的位置逐步下移。每次開(kāi)挖完和架設(shè)支撐后，不同工況時(shí)地下連續(xù)墻水平位移計(jì)算值如圖4所示。按照施工順序，共分為9個(gè)工況：工況1為開(kāi)挖第1層土體，工況2為架設(shè)第1層鋼支撐，其他7個(gè)工況以此類推。挖完最后1層土體后不架設(shè)鋼支撐。從圖4中可以看出，在工況1— 9中， 地下連續(xù)墻的最大水平位移發(fā)生點(diǎn)均在基坑長(zhǎng)邊中點(diǎn)范圍內(nèi)， 并且隨著基坑開(kāi)挖深度的逐漸增大， 地下連續(xù)墻最大水平位移也逐漸增大， 同時(shí)， 地下連續(xù)墻最大水平位移發(fā)生點(diǎn)也逐步下移。 從圖4中還可以看出， 當(dāng)開(kāi)挖結(jié)束后， 中點(diǎn)處的最大水平位移為13.1 mm， 標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面的最大水平位移為11.5 mm， 長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處出現(xiàn)最大水平位移的位置在距離墻頂15.6 m處。 出現(xiàn)該結(jié)果的主要原因是長(zhǎng)邊中點(diǎn)位置承受了最大彎矩值。

(a)完成第1層土體開(kāi)挖

(b)完成第5層土體開(kāi)挖圖3 基坑開(kāi)挖完第1、 5層土體后的地下連續(xù)墻水平位移云圖

2.4.2 基坑周邊土體沉降

圖5所示為不同工況時(shí)土體沉降計(jì)算值與基坑距離的關(guān)系。 由圖可知， 整個(gè)基坑周邊發(fā)生最大沉降的位置在基坑長(zhǎng)邊中點(diǎn)處， 最大沉降的位置向兩端逐漸減小。 隨著基坑開(kāi)挖深度的增大， 產(chǎn)生的沉降對(duì)基坑周邊土體的影響范圍逐漸增大， 直至開(kāi)挖結(jié)束時(shí)， 基坑長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處沉降最大值為9.00 mm， 標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處沉降最大值為5.40 mm， 均發(fā)生在距基坑邊緣6.75 mm處； 周邊土體沉降影響范圍約為40 m， 主要影響范圍約為20 m。

(a)長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處(b)標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面圖4 不同工況時(shí)地下連續(xù)墻水平位移計(jì)算值

(a)長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處(b)標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處圖5 不同工況時(shí)土體沉降計(jì)算值與基坑距離的關(guān)系

2.4.3 鋼支撐軸力

數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明，每層鋼支撐和每個(gè)工況的鋼支撐軸力峰值均發(fā)生在開(kāi)挖完成后；當(dāng)?shù)?層土體結(jié)束開(kāi)挖后，4層鋼支撐軸力峰值較大的是第1、 4層， 2、 3層峰值次之[21]。

3 監(jiān)測(cè)方案及數(shù)據(jù)

3.1 監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)

監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括地下連續(xù)墻水平位移測(cè)量、基坑外地下水位、鋼支撐軸力、管線測(cè)量、基坑周邊土體地表沉降、附件建筑物測(cè)量等。地下連續(xù)墻上共布設(shè)26個(gè)測(cè)斜孔(編號(hào)為ZQT1， ZQT2， …， ZQT26)，以及2個(gè)土體測(cè)斜孔；土體地表沉降布設(shè)5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，與基坑邊緣的距離依次為1、 5、 9、 20、 35 m(5個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基坑長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處地表沉降編號(hào)為DBC6-1， DBC6-2， …， DBC6-5；標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處地表沉降編號(hào)為DBC2-1， DBC2-2， …， DBC2-5)。整個(gè)基坑周邊土體沉降測(cè)量點(diǎn)共布設(shè)67個(gè)。鋼支撐軸力布設(shè)共設(shè)置12組監(jiān)測(cè)斷面(編號(hào)為ZCL1， ZCL2， …， ZCL12)，每層監(jiān)測(cè)斷面有4層鋼支撐，以長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處第7個(gè)軸力斷面處鋼支撐軸力為例，自上而下4層鋼支撐編號(hào)分別為ZCL7-1、 ZCL7-2、 ZCL7-3、 ZCL7-4。

3.2 地下連續(xù)墻測(cè)斜數(shù)據(jù)

圖6所示為不同工況時(shí)測(cè)斜孔ZQT7、 ZQT3監(jiān)測(cè)斷面的地下連續(xù)墻水平位移實(shí)測(cè)值。由圖可知，地下連續(xù)墻的水平位移隨著基坑開(kāi)挖深度的增大而逐漸增大，當(dāng)最后1層土體開(kāi)挖結(jié)束后，整個(gè)基坑墻體的最大水平位移發(fā)生在基坑長(zhǎng)邊中點(diǎn)處，最大位移達(dá)到14.0 mm，發(fā)生最大位移的位置在距離基坑頂部14.5 m處；同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處的墻體最大水平位移為11.5 mm，發(fā)生最大位移的位置在距離基坑頂部15.0 m處。

3.3 周邊土體沉降

圖7所示為不同工況時(shí)周邊土體沉降實(shí)測(cè)值。由圖可知：在整個(gè)基坑開(kāi)挖過(guò)程中，當(dāng)工況1— 4結(jié)束后，基坑周邊土體的沉降較??；當(dāng)工況6結(jié)束后沉降開(kāi)始顯著增大； 當(dāng)工況9結(jié)束后， 即開(kāi)挖結(jié)束時(shí)，產(chǎn)生沉降最大。 長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處的最大沉降發(fā)生在監(jiān)測(cè)斷面地表沉降DBC6-3處， 沉降值為12.9 mm， 該監(jiān)測(cè)斷面距離基坑邊緣距離為9.0 m；在標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處最大沉降發(fā)生在監(jiān)測(cè)斷面地表沉降DBC2-3處，沉降值為7.5 mm，該監(jiān)測(cè)斷面距離基坑邊緣8.5 m。工況6結(jié)束后沉降開(kāi)始顯著增大的主要原因是隨著開(kāi)挖深度的增大，大量地下水被抽離。

(a)長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處測(cè)斜孔ZQT7監(jiān)測(cè)斷面(b)標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處測(cè)斜孔ZQT3監(jiān)測(cè)斷面圖6 不同工況時(shí)測(cè)斜孔ZQT7、 ZQT3監(jiān)測(cè)斷面的地下連續(xù)墻水平位移實(shí)測(cè)值

(a)長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處(b)標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處圖7 不同工況時(shí)周邊土體沉降實(shí)測(cè)值

3.4 鋼支撐軸力

以長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處監(jiān)測(cè)斷面ZCL7為中心， 左、 右各取2個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的鋼支撐， 編號(hào)分別為監(jiān)測(cè)斷面ZCL5、 ZCL6、 ZCL8、 ZCL9， 長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處監(jiān)測(cè)斷面ZCL5， ZCL6， …， ZCL9各層鋼支撐軸力實(shí)測(cè)值如圖8所示。 由圖可知， 鋼支撐軸力5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面ZCL5， ZCL6， …， ZCL9每層的鋼支撐軸力最大值均出現(xiàn)在ZCL7處。 鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)斷面ZCL7處第1層鋼支撐軸力最大， 第3層鋼支撐軸力最小。 圖9所示為長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處不同工況時(shí)監(jiān)測(cè)斷面ZCL7各層鋼支撐軸力實(shí)測(cè)值。 從圖中可以看出，每次開(kāi)挖后，上一層的鋼支撐軸力顯著增大，而當(dāng)開(kāi)挖完成后，下一層鋼支撐安裝上并且受力后，上一層鋼支撐軸力減小。從圖中還可以看出，長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處鋼支撐ZCL7-1在工況2— 9時(shí)對(duì)應(yīng)的軸力分別為425、 680、 520、 880、 760、 890、 562、 750 kN。 工況3的軸力是工況2的1.6倍， 工況5的軸力是工況4的1.7倍， 工況7的軸力比工況6的增大1.2倍， 工況9軸力的比工況8的增大1.4倍。 由此可知， 在設(shè)計(jì)中應(yīng)較多考慮這種因開(kāi)挖和加鋼支撐導(dǎo)致軸力產(chǎn)生較大突變而導(dǎo)致的安全隱患， 同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)應(yīng)著重考慮開(kāi)挖每層土體時(shí)布設(shè)1層鋼筋過(guò)程中鋼支撐軸力的變化。

圖8 長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處監(jiān)測(cè)斷面ZCL5， ZCL6， …， ZCL9各層鋼支撐軸力實(shí)測(cè)值

ZCL7-1、 ZCL7-2、 ZCL7-3、 ZCL7-4—長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處 第7個(gè)軸力斷面處第1、 2、 3、 4層鋼支撐編號(hào)。圖9 長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處不同工況時(shí)監(jiān)測(cè)斷面 ZCL7各層鋼支撐軸力實(shí)測(cè)值

4 有限元結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

4.1 地下連續(xù)墻水平位移

地下連續(xù)墻的水平位移計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比如圖10所示。由圖可知，根據(jù)計(jì)算值得到的地下連續(xù)墻變形規(guī)律和根據(jù)實(shí)測(cè)值得到的地下連續(xù)墻變形規(guī)律基本相同， 長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處測(cè)斜孔ZQT7監(jiān)測(cè)斷面、 標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處測(cè)斜孔ZQT3監(jiān)測(cè)斷面處地下連續(xù)墻水平位移與實(shí)測(cè)值的差值為0.9、 1 m， 占實(shí)測(cè)值的比例為7%、 9%， 平均誤差為實(shí)測(cè)值的8%， 數(shù)值相差較小， 進(jìn)而說(shuō)明了建模和土體參數(shù)的合理性， 整體模擬精度更高。長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處的工況2—5以及標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處工況6— 9變形較大的主要原因是施工現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間降雨導(dǎo)致該工況時(shí)間跨度較大，從而使得變形量增加。實(shí)測(cè)值和計(jì)算值得到的地下連續(xù)墻最大水平位移的位置為距離墻頂0.62H、 0.65H處，其中H為地下連續(xù)墻深度。由此可知，在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)應(yīng)密切關(guān)注開(kāi)挖面附近地下連續(xù)墻水平位移的變化，特殊情況下應(yīng)進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變化速率在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

(a)長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處測(cè)斜孔ZQT7監(jiān)測(cè)斷面(b)標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處測(cè)斜孔ZQT3監(jiān)測(cè)斷面圖10 地下連續(xù)墻的水平位移計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

4.2 周邊土體沉降

圖11所示為周邊土體沉降計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比。 從圖中可以看出， 實(shí)測(cè)值沉降在基坑長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處和標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處發(fā)生的最大沉降位置分別為距離基坑9、 8.5 m處， 沉降值分別為12.9、 7.5 mm， 但是該位置并不一定是精確位置， 主要原因是監(jiān)測(cè)斷面僅有5個(gè)， 密度較小， 但是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)可以給出沉降范圍， 即5～9 m， 該結(jié)果與利用有限元計(jì)算得到的結(jié)果較一致， 即計(jì)算的最大沉降點(diǎn)位于基坑6.75 m處， 并且計(jì)算得到的沉降結(jié)果趨勢(shì)與實(shí)測(cè)值也較一致， 因此通過(guò)有限元模擬能夠較全面地反映基坑開(kāi)挖周邊土體沉降的變形規(guī)律。 從圖中還可以看出， 長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處和標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處沉降值相對(duì)于計(jì)算值存在較大的誤差， 產(chǎn)生該結(jié)果的主要原因如下： 1)數(shù)值模擬所建的土體是摩爾-庫(kù)倫理想彈塑性模型， 該模型的實(shí)質(zhì)是線彈型與摩爾-庫(kù)倫損壞準(zhǔn)則的結(jié)合， 能夠描述土體塑性的變形，進(jìn)而反映土體破壞的行為； 但是在達(dá)到破壞前， 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系始終是彈性的， 因此該模型在非線性變形過(guò)程中存在局限。 2)在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中， 天氣原因使得存在降水過(guò)多和地下水抽離不及時(shí)的情況， 導(dǎo)致基坑外部土體的地下水位發(fā)生明顯變化， 進(jìn)而導(dǎo)致土體沉降明顯變化。 3)在現(xiàn)場(chǎng)施工中存在很多不可控因素， 并且施工現(xiàn)場(chǎng)材料進(jìn)場(chǎng)導(dǎo)致外部臨時(shí)荷載增大， 而上述情況在模擬過(guò)程中未能完全考慮， 也導(dǎo)致實(shí)測(cè)值相對(duì)于計(jì)算值存在較大的誤差。

(a)長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處(b)標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處圖11 周邊土體沉降計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

4.3 鋼支撐軸力

數(shù)值模擬計(jì)算得到的鋼支撐軸力及變形趨勢(shì)與實(shí)測(cè)值較吻合，在數(shù)值大小方面存在一定差異。主要原因是在模擬基坑開(kāi)挖時(shí)設(shè)置開(kāi)挖方式為整體開(kāi)挖，即開(kāi)挖每層土體時(shí)都進(jìn)行整個(gè)基坑的開(kāi)挖，但是在現(xiàn)場(chǎng)施工中，鋼支撐安裝時(shí)間以及開(kāi)挖時(shí)間、方式等因素均對(duì)實(shí)測(cè)軸力值產(chǎn)生較大影響。在整體趨勢(shì)上，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值基本吻合。當(dāng)開(kāi)挖下一層土體時(shí)，鋼支撐軸力會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增大，而當(dāng)下一層鋼支撐安裝完成并受力后，上一層鋼支撐軸力明顯減小，整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程中的軸力曲線均呈現(xiàn)折線形，存在明顯的波峰和波谷。在整個(gè)基坑開(kāi)挖過(guò)程中，4層鋼支撐中第1層鋼支撐軸力實(shí)測(cè)值相對(duì)于其他3層的整體較大，在鋼支撐ZCL7-1處出現(xiàn)最大軸力，即長(zhǎng)邊中點(diǎn)處。同時(shí)，在開(kāi)挖第5層土體后，無(wú)鋼支撐結(jié)構(gòu)導(dǎo)致第4層鋼支撐軸力顯著增大，該結(jié)果在圖9中也有所表現(xiàn)。

5 結(jié)論

本文中以紹興地鐵一號(hào)線基坑施工過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合數(shù)值模擬進(jìn)行對(duì)比，得到以下主要結(jié)論：

1)在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，土體使用摩爾-庫(kù)倫理想彈塑性模型時(shí)，發(fā)現(xiàn)地下連續(xù)墻水平位移變化相對(duì)于實(shí)測(cè)值較準(zhǔn)確，在長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處和標(biāo)準(zhǔn)段端部斷面處，平均計(jì)算值誤差約為實(shí)測(cè)值的8%。地下連續(xù)墻發(fā)生最大位移的位置約為0.65H，與根據(jù)實(shí)測(cè)值得到的位置0.62H高度吻合。

2)基坑周邊土體沉降的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的變化規(guī)律較一致， 但是在數(shù)值上計(jì)算值相對(duì)實(shí)測(cè)值偏小， 存在較大的誤差。 主要原因在于數(shù)值模擬具有一定的局限性， 而且模擬的環(huán)境與現(xiàn)場(chǎng)施工有所不同。

3)對(duì)于深度和長(zhǎng)寬比較大的基坑，地下連續(xù)墻的變形呈現(xiàn)長(zhǎng)邊中點(diǎn)斷面處和端部斷面處較大，因此在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)這2個(gè)位置單獨(dú)考慮，設(shè)置合理的報(bào)警值；在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)，如果該斷面存在施工行為，則必須進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)，確保現(xiàn)場(chǎng)施工安全。

4)實(shí)測(cè)值和計(jì)算值均顯示，在基坑開(kāi)挖期間，開(kāi)挖每層土體時(shí)上一層鋼支撐軸力會(huì)顯著增大，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮這種短時(shí)間突變對(duì)鋼支撐安全儲(chǔ)備的影響，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)密切監(jiān)測(cè)此過(guò)程中鋼支撐軸力的變化。