黏性土地層深基坑變形分析

桂焱平 韓少澤

(1.浙江華東測繪與工程安全技術有限公司，浙江 杭州 311122；2.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引言

目前，很多專家學者通過實測數據對軟土基坑工程的變形性狀進行研究，2008年徐中華[2]等對上海地區93個采用地下連續墻圍護結構的深基坑工程的實測資料進行了總結分析，地下連續墻的最大側移介于0.1%H和1.0%H之間，平均值為0.42%H(H為基坑開挖深度)，2010年Wang[5]基于上海軟土地區300多個基坑工程案例，分析基坑圍護結構水平位移和墻后地表沉降，不同的施工方法對墻體水平位移的影響很大，對墻后地表沉降的影響較小，墻體水平位移為墻后地表沉降平均值為0.42%H，最大影響范圍為1.5H～3.5H，地表最大沉降與墻體最大側移平均值為0.9。楊曉軍[4]在長期的工程實踐中發現，當直接采用地質報告提供的常規三軸固結不排水加載試驗強度指標計算總應力，計算的被動土壓力過小而主動土壓力過大，基坑設計時在JGJ 120—2012建筑基坑支護技術規程中透水性很差的黏性土水土合算計算水土壓力，采用偏保守的設計會造成基坑圍護結構變形、周邊地表沉降計算值小于實測數據。

本文結合杭州地鐵車站黏性土基坑的現場監測數據，分析黏性土基坑開挖施工階段圍護墻體變形的規律，進而為黏性土地層基坑穩定性、變形研究及黏性土基坑設計提供參考依據。

1 杭州黏性土地層特征

杭州地貌單元屬浙北平原區，黏性土地層主要分布于低山丘陵區，典型黏性土地層有②2層灰黃色粉質粘土，⑤1層灰～灰黃色粉質粘土，⑤2層灰～灰黃色粉質粘土夾粉土，⑦1層灰黃、褐黃色粉質粘土，⑧2層褐灰色粉質粘土，⑨1層灰黃、灰綠色粉質粘土，為軟～硬可塑土層。基底土層主要分布⑦1層灰黃、褐黃色粉質粘土，硬可塑為主，土層深厚。

內撐式深大基坑變形性狀是多種復雜因素綜合作用效果的體現，由于深基坑工程的系統性，對其支護體系變形的主要影響因素包括：地質水文條件、周邊既有建構筑物、地面超載、地下管線、基坑平面尺寸、圍護結構抗彎剛度、圍護結構嵌固深度、內支撐布置形式及抗壓剛度、內支撐預應力大小、圍護結構和內支撐的施工方法，施工質量，開挖順序，開挖作業時間等。對于特定地址的基坑工程，其地層參數、巖土體力學性質及設計圍護結構及內支撐是不變的，施工過程中基坑開挖方式，內支撐軸力變化及基坑開挖收底會直接影響到基坑圍護結構變形。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

杭州地鐵某車站采用地下兩側雙柱三跨結構，長度195.5 m，標準段寬度21.3 m，標準段基坑深16.61 m，端頭井基坑深17.84 m，覆土3.0 m，明挖順筑法(局部蓋挖)，圍護結構采用地下連續墻，連續墻厚800 mm，地連墻長度為25.61 m～39.11 m，車站主體基坑第一道支撐采用800 mm×1 000 mm鋼筋混凝土支撐，支撐間距6 m～9 m，冠梁斷面尺寸為1 000 mm×1 000 mm；支撐混凝土強度等級為C30，截面尺寸為800 mm×1 000 mm；第二、三、四、五道支撐及換撐采用φ609，t=16鋼管支撐體系，對撐水平間距約3 m。

2.2 工程地質

車站基坑開挖①1層雜填土、①2素填土、②2黏土、④1淤泥質黏土、⑤23黏土、⑤2黏土與粉土互層、⑥1淤泥質黏土夾粉土、⑦1黏土、⑧2粉質黏土、⑨1黏土、⑨2粉質黏土。車站底板位于⑦1黏土層，連墻墻址插入1黏土、1黏土層，基坑內無需進行加固，④1層局部分布。

基坑開挖時嚴格按照時空效應理論組織施工，采用分層、分段，對此，平衡開挖方法，隨挖隨撐，及時架設支撐，減少基坑暴露時間。基坑沿圍護結構每25 m布置1個測孔，共布置了18個墻體深層水平位移監測點(ZQT1～ZQT18)及18個地表沉降監測點，監測實施時1個墻體水平位移孔被破壞。

2.3 墻體深層水平位移

圖1為基坑底板完成后，墻體深層水平位移累計最大值對應深度為底板以上位置，測斜變化最大值發生在10 m～11 m深度之間，平均深度在9.9 m。圖2為墻體深層水平位移最大變形值與基坑深度比值(δ/H)，變化最大值與基坑深度的比值范圍在0.85‰～1.25‰之間，比值平均約0.90‰。

圖3為各施工工況下基坑墻體深層水平位移最大值的平均值，基坑墊層完成后底板施工時墻體深層水平位移取得最大值，平均值為15.55 mm，且墊層澆筑完成后墻體深層水平位移孔累計最大為24.32 mm，均小于設計控制值。

2.4 地表沉降

圖4為基坑周邊地表沉降累計最大值，基坑底板完成后地表沉降累計最大值-17.89 mm,平均值-10.80 mm，小于設計控制值。

3 結論

依托杭州地鐵車站基坑工程，研究了黏性土地層基坑開挖時不同施工工況墻體位移變化及周邊地表沉降情況。通過本文研究，得到以下結論：

1)按設計方案，黏性土地層實測墻體水平位置值遠小于基坑控制值，測斜變化最大值發生在10 m～11 m深度之間。

2)基坑變形主要集中在開挖階段，其中基坑在底板施工時變形比達到最大，基坑底板完成澆筑后變形基本收斂，比值范圍在0.85‰～1.25‰之間，比值平均約0.90‰，且均小于設計控制值。