基于青島上軟下硬地層地鐵地下連續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.青島巖土工程技術研究中心,山東 青島 266033)

0 引 言

地下連續墻深基坑在施工過程中需要利用支護結構對其進行支撐，抵抗地鐵地下周圍巖層結構的應力，但是如果支護不當的情況下，地下連續墻深基坑會發生變形，此次以青島上軟下硬地層為例，對地鐵地下連續墻深基坑的變形特征進行研究。

青島屬于典型的“土巖結合”地層，在地鐵的建設過程中，“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者；近年來，隨著施工工藝的提升和對安全質量的高度重視，地下連續墻結合內支撐的支護體系在青島軟弱地層的應用愈來愈多，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果和施工控制措施進行了研究和總結，分析了采用地下連續墻圍護結構的基坑變形特征。

1 地下連續墻深基坑變形測試

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

表1 青島上軟下硬地層地鐵地下連續墻深基坑變形監測項目表

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個監測點(DBC01-20、ZQT01-20、DSW01-20)按，照表1中布置的監測項目，采集到所有監測點變形情況，為后續地下連續墻深基坑變形特征分析提供數據依據。

2 地下連續墻深基坑變形隨挖深變化特征

為明確地下連續墻深基坑變形隨挖深變化的特征，每下挖1 m進行一次監測，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，地下連續墻深基坑變形呈明顯的正相關規律：地下連續墻深基坑隨著挖深變形程度逐漸加大，整體呈現上升趨勢，最后形變量基本保持不變。從獲取到的對地下連續墻深基坑周圍壓力數值顯示，大部分壓力值在8.5～10.0 kPa，并且壓力變化規律基本與結構變形規律相一致，因此可以判定地下連續墻深基坑變形與所受到的壓力有關，隨著壓力的增加，地下連續墻深基坑變形程度加大[3]。而壓力的變化又與地下連續墻深基坑挖深有直接關系，開挖深度越大，地下連續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墻變形程度隨著開挖深度加深而變大[4]。為了進一步探究連續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 地下連續墻深基坑不同位置變形曲線圖

結合圖1、圖2可以得出：地下連續墻水平變形隨開挖深度增加單調增加，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)對應位置，當該深度變形量超出控制值時，附近地表和建筑物也會產生沉降。故支撐架設的及時性是圍護結構穩定的關鍵。

3 支撐的不同施工工序對應地下連續墻變形特征

通過對三種不同施工方式的地下連續墻深基坑變形監測，繪制三種方式地下連續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對應地下連續墻變形曲線圖

從圖3可以看出，支撐的不同施工工序對青島上軟下硬地層地鐵地下連續墻深基坑變形具有影響，不同支護施工方式理深基坑變形程度不同，其中“先撐后挖”支護施工方式變形程度最小，其他兩種支護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 地下連續墻深基坑變形隨樁后土體加固變形規律

通過對同一地質情況區段，周邊土體注漿加固的地下連續墻和土體未加固的地下連續墻進行對比變形監測，繪制曲線圖，如圖4所示。

圖4 土體加固與未加固-側地下連續墻變形曲線圖

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

通過對青島上軟下硬地層地鐵地下連續墻深基坑監測，得出其變形規律如下：

(1)青島上軟下硬地層地鐵地下連續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，同時該斷面對應的地表和建筑物產生沉降。

(2)“先撐后挖”變形小于“邊挖邊撐”或“先挖后撐”。

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

5 結束語

本文通過對青島上軟下硬地層地鐵地下連續墻深基坑監測分析，探究了地下連續墻深基坑的變形特征以及變形規律，對上軟下硬地層地鐵地下連續墻深基坑變形應對措施實施提供了數據依據，也為研究地下連續墻深基坑變形特征提供了參考理論，具有良好的現實意義。