寧波軟土地區車站深基坑變形特征分析

【摘 要】 本文通過對寧波地鐵段塘客運站深基坑的變形實測數據分析，探討了軟土地區深基坑的變形特性，為今后類似工程的設計和施工提供參考。

【關鍵詞】 軟土 深基坑 變形特征分析

寧波是典型的沿海軟土城市，地鐵車站多采用地下深埋式結構，大多鄰近已有建（構）筑物、地下管線設施等。深基坑開挖引起周圍地層地下水位和土體應力狀態的改變， 產生較大的圍護結構變形和地面沉降。本文以寧波地鐵段塘客運站為例進行分析。

1 工程簡介

1.1 工程概況

段塘客運站為地下二層島式車站，采用明挖順作法施工，長179m，端頭井寬24.5m，標準段寬20.2m。圍護結構為地下連續墻，最大開挖深度約18.2m，最大墻深約38.4m。除第一道采用鋼筋混凝土支撐外，其余第2～5道均采用鋼管支撐。

1.2 地質條件

寧波城區地勢平坦，屬沖湖積平原。段塘客運站底板位于⑤1層粉質粘土上，連續墻墻趾進入⑤4層或⑥1層。該層具有“雜填土厚，壓縮性高，強度低，靈敏度高，透水性差，局部易液化”等特點。

1.3 水文條件

寧波平原屬甬江水系，孔隙潛水賦存于場區的表部填土和淺部粘土、淤泥質土層之中，而③層含有淺部孔隙承壓水，⑤及⑥層含有第I-1層孔隙承壓水。

2 選擇典型監測點

根據現場情況，選擇Q8、Q9、Q12、Q13為圍護結構深層水平位移監測點，深度約30m。其中，Q8、Q9位于基坑東側一級和二級保護等級交接處，Q12、Q13基坑西側一級和二級保護等級交接處；選擇Q14、Q15、Q16、Q17、Q18為土體深層水平位移監測點。其中，測點 Q14、Q15為基坑西側，測點Q16、Q17、Q18三點位于坑外同一斷面（距坑邊由近及遠），且位于基坑一級和二級保護等級交接處。

儀器選用美國SLOPE INDICATOR 公司雙向測斜儀及DATA MATE 數據采集儀等。

3 監測結果分析

3.1 圍護結構深層水平側向位移

根據下列公式進行圍護結構深層水平位移計算：

式中：ΔXi—i深度的累計位移（精確至0.1mm）；

Xi—i深度的本次累計偏移值（mm）；Xi0—i深度的初始累計偏移值（mm）；

Aj—儀器在0°方向的讀數；Bj—儀器在180°方向的讀數；

C—探頭的標定系數；L—探頭的長度（mm）；αj—傾角。

因首道支撐采用鋼筋混凝土支撐，圍護結構頂部水平側移小。隨著土體下挖，圍護結構水平側移迅速增大，最大側移點也隨著開挖下移，水平位移表現為向坑內凸鼓形（圖1）。

3.2 坑外土體側向位移

坑外土體側向位移與圍護體結構深層水平位移監測一致。坑外土體最大側向位移sh，max與H的關系如圖2（a）所示。開挖至坑底時，sh，max= 34.7mm （Q15測點）。從監測結果知， Q16測點側移最大， Q17測點次之，Q18測點最小，表明距基坑越遠影響越小。sh，max一般介于（0.23% H-17）～ 0.23%H ，并不明顯小于圍護結構的最大側移，可能是由于本工程基坑開挖面正好位于淤泥質粘土層。這層土具有明顯的流變特性，土體的應力釋放及土體的擾動對基坑周邊軟土層變形的影響較大。

坑外土體最大側移點深度Hs，max與開挖深度H的關系如圖2（b）所示。淺層土體開挖階段，Hs，max一般位于開挖面以下（ Q18點例外），且基本保持在深度11m左右，當H>13m，Hs，max逐步接近開挖面，Hs，max 一般介于（ H-3）～（H+7）m，即開挖面以上3m 至開挖面以下7m。

3.3 地表沉降

測點布置范圍為基坑開挖深度的3倍以內，根據下列公式進行地表沉降計算：

式中：h-閉合差（mm）；

Σh測-觀測計算的高程（m）；

бi-第i個測段的高差的改正數（mm）； i-測站數。

最大沉降與開挖深度關系的影響因素多，除降水引起土體固結變形外，基坑開挖卸荷效應是引起圍護結構變形和地表沉降的主要原因。數據點有限且離散性較大，一般v，max=（0.4～1.0）h，max。見圖3。

圖3 最大地表沉降與圍護結構最大側移的

關系

4 結論

（1）基坑圍護結構最大側移為基坑開挖深度的0.04%～0.6% ，平均值為0.3%。向坑內深層凸鼓形，最大側移點深度一般位于開挖面以上1.5m 至開挖面以下7m 范圍。

（2）最大地表沉降為開挖深度的0.05% ～0.7%，為圍護結構最大側向變形的0.4～1.0倍。圍護結構側向變形與地表沉降均隨著開挖深度的增加線性增加，開挖至坑底后兩種變形幾乎不再增加。

（3）在有嚴格變形控制要求的條件下，軟土地區采用地下連續墻及旋噴樁止水帷幕可明顯減小基坑施工對周邊環境的影響。

參考文獻

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