深厚淤泥質土地層車站深基坑變形規律及應對措施

張方劍

（中鐵十七局集團有限公司，山西 太原 030006）

1 工程概述

1.1 工程概況

昆嘉路站位于昆嘉路與夏東街交叉路口北側，沿夏東街路中敷設。車站外包總長度為208.2m，標準段結構寬度為19.7m，端頭井處結構寬度為24.4m，為地下二層單柱雙跨閉合框架結構，采用明挖順作法施工。車站共設置4 個出入口和2 組風亭，分別為1 號出入口及1 風亭組、2 號出入口、3 號出入口、4 號出入口和2號風亭組。

1.2 工程設計概況

昆嘉路站圍護結構采用800mm 厚地下連續墻，標準段地墻深度為32.5m，端頭井地墻深度為33.27m。

標準段第一道支撐采用800×1000 混凝土支撐，間距9m。剩余四道均為鋼支撐，除第三道支撐采用直徑800mm（t=16mm）鋼支撐，其余均采用直徑609mm（t=16mm）鋼支撐，間距約3m。

端頭井第一道支撐采用800×1000 混凝土支撐，剩余四道均為鋼支撐，除第二道采用直徑609mm（t=16mm）鋼支撐外，其余均采用直徑800mm（t=16mm）鋼支撐。

1.3 工程地質及水文地質條件

昆嘉路站主體結構底板位于②y 淤泥質粘土和③3 粉土層，地連墻底位于④2a 及④2 粉砂夾粉土層；基坑開挖范圍內土層主要為①1 雜填土、②1 粉質黏土、②y 淤泥質粘土和③3 粉土；基坑開挖深度為16.4～18.15m。微承壓水層為④2a 及④2 粉砂夾粉土層，承壓水主要賦存于⑦2 粉砂夾粉土層。車站連續墻不能隔斷承壓含水層，需設置降壓井降低承壓水水頭，如圖1 所示。

2 車站深基坑變形分析

2.1 車站施工進展情況

昆嘉路站自2020 年6 月12 日開始基坑開挖，截至2020 年8 月21 日基坑土方開挖完成73.5%；昆嘉路站主體結構分為10段，目前完成底板3 段。車站17～24 軸完成底板混凝土澆筑，15～17 軸完成墊層及底板防水保護層澆筑。

圖1 昆嘉路站地質剖面

2.2 監測點位選擇

昆嘉路站沿基坑縱向每隔18.0m 設置一主測斷面，考慮車站開始進行南側基坑開挖，端頭井第10 段（21～24 軸）結構有洞門加固和槽壁加固，變形較大的測點在南側第9 段（19～21 軸），選取第9 段結構監測數據進行針對分析具有一定的代表意義，特選取該段結構同一監測斷面的東西兩側的CX11 和CX17 監測點進行開挖及結構施工各工況下的監測數據進行數據分析。

2.3 深基坑變形數據

昆嘉路站標準段開挖深度約16.5m，車站底板主要落在②y淤泥質粘土。標準段第一道支撐采用800×1000 混凝土支撐，間距9m。剩余四道均為鋼支撐，除第三道支撐采用直徑800mm（t=16mm）鋼支撐，其余均采用直徑609mm（t=16mm）鋼支撐，間距約3m。第9 段結構基坑開挖至各道支撐位置及結構施工的主要變形數據如表1 所示。CX11 和CX17 對應的監測數據散點圖分別如圖2 和圖3 所示。

圖2 和3 分別為標準段19 軸斷面CX11 和CX17 在基坑各開挖工況下的累計變形值。在基坑開挖第三層土時，CX11 數據顯示地墻測斜在14.0m 深度位移38.72mm，CX17 數據顯示地墻測斜在11.0m 深度位移34.77mm；在基坑開挖第四層土時，CX11數據顯示地墻測斜在18.0m 深度位移44.85mm，CX17 數據顯示地墻測斜在14.5m 深度位移39.12mm；在基坑開挖第五層土時，CX11 數據顯示地墻測斜在18.0m 深度位移44.22mm，CX17 數據顯示地墻測斜在19.0m 深度位移47.64mm；在結構墊層澆筑后，CX11 數據顯示地墻測斜在19.0m 深度位移48.31mm，CX17 數據顯示地墻測斜在18.5m 深度位移51.32mm；在結構底板澆筑后，CX11 數據顯示地墻測斜在19.5m 深度位移50.97mm，CX17 數據顯示地墻測斜在18.5m 深度位移52.55mm；在結構底板澆筑10天后，CX11 數據顯示地墻測斜在19.5m 深度位移50.74mm，CX17 數據顯示地墻測斜在18.5m 深度位移51.04mm。

根據監測可知，基坑開挖從第三層土開始到第五層土完成，地下連續墻累計變形增長較快，淤泥質粘土土層較深處變形相對較大，開挖至基底時，測斜變形累計達到報警值；結構墊層澆筑后，累計變形有所緩和；結構底板澆筑后，累計變形趨于穩定。

表1 昆嘉路站第9 段結構基坑主要變形數據

圖2 CX11 監測數據散點

圖3 CX17 監測數據散點

3 基坑變形分析總結

3.1 監測數據分析

（1）基坑開挖過程中“時空效應”明顯，基坑從第三層土到開挖見底，地墻變形變化加大，在墊層澆筑完畢后有所緩和，原因有兩個：一個是坑外水土壓力增大，變形增加；一個是基坑每道工序的時間加長，導致基坑變形變化較為明顯。如果現場存在支撐未及時加載，基坑暴露時間大，地墻變形速率明顯加大。

（2）基坑開挖工程中，第二到三道支撐軸力偏小，標準段第四到五道支撐軸力接近軸力標準值，下道支撐預應力施加時，基坑可能產生向坑外的反向變形，造成上道鋼支撐預應力損失。

（3）從標準段同一斷面的地墻變形數據來看，基坑東西兩側的測斜數據曲線是基本對稱的，趨勢比較一致，但東側的累計值較西側的數據要偏大。其中基坑西側為土方開挖施工便道，與長臂挖機和伸縮臂挖機取土習慣有一定影響。

3.2 監測點預警原因分析

（1）施工現場開挖土層與地勘報告土層一致，該土層含水量豐富，土體極易受擾動。

（2）車站開挖范圍主要為②y 淤泥質粘土層，具有含水量高、靈敏度高、壓縮性高、流塑性大、承載力低，地墻測斜變形與土質有很大關系。

（3）基坑土方開挖過快，支撐架設不及時，基坑暴露時間較長，引起土體累積變形量增大，測斜最終累積量隨之增大。

（4）鋼支撐軸力損失后未能及時復加，支撐支護效用不明顯，造成地墻測斜變形。

（5）附近土方車輛及重型機械走動較多，對基坑造成荷載較大，引起測斜偏移變大。

（6）基坑開挖到底，接地網施工和基底抄平不能夜間連續施工，無法及時完成墊層澆筑，基坑未能及時封底。

4 基坑變形應對措施

（1）基坑土方開挖應平衡對稱開挖，嚴禁超挖，不得過快，隨挖隨撐。

（2）鋼支撐架設時端面保持平整，端面范圍內的地墻鼓包應鑿除，必要時采用砂漿找平。

（3）鋼支撐軸力施加時進行多次加力，首次預加至標準值的80%，二次復加至標準值的90%，三次復加至標準值的110%，隨時加強監測，分析軸力衰減的規律，指導軸力施加施工。

（4）進行下一層土方開挖前，對開挖范圍內上一道鋼支撐的軸力進行復加。

（5）基坑周圍嚴禁超載、大型機械施工完成后立即移開，遠離基坑。

（6）合理安排工序銜接，加快底板墊層澆筑，整平一段澆筑一段，每單元結構建議分兩次進行墊層澆筑。

（7）對局部變形較大的測點提高監測頻率，每天監測至少2次，直至穩定。

5 結束語

蘇州軌道交通S1 線途徑區域地質變化大，軟土分布廣，具有淤泥質土深厚、粉土粉砂層明顯、承壓水與微承壓水連通“三重風險疊加”的地質特點。針對正在施工的昆嘉路站進行總結分析，可以得出基坑變形控制貫穿于工程設計、施工和管理的各個環節。由于軟土地層的特殊性，在車站深基坑施工過程中更應該注重變形的控制，并且變形的控制不應該在變形過大的時候才去采取應對措施，更應該在施工工程中預判風險，針對性地規避，這樣深基坑的變形一定會得到有力的控制。