東沙站基坑地連墻變形及 值反演分析

張煒煜

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

隨著城市軌道交通工程建設迅猛發(fā)展，基坑工程設計施工面臨規(guī)模更大、基坑深度更深、周邊環(huán)境條件較復雜等問題。m 值是基坑圍護結(jié)構(gòu)設計計算的一個重要參數(shù)，其值大小對基坑設計影響較大，取值是否合理影響到基坑設計的安全與經(jīng)濟。

本文采用理正深基坑結(jié)構(gòu)設計軟件，根據(jù)東沙站地連墻實測變形，對基坑土層參數(shù)m 值的反演分析，得出地勘、規(guī)范提供的m 值與反演m 值之間的關系，為基坑圍護結(jié)構(gòu)設計提供一定的參考意義。

1 工程概況

東沙站位于廣州市翠園路南側(cè)，沿翠園路呈東西走向。車站為地下兩層島式站臺，車站西端設盾構(gòu)吊出井及軌排井，東端設盾構(gòu)始發(fā)井。車站長326.5m，標準段寬度為20.30m，基坑開挖深度18.27m。本站結(jié)構(gòu)采用明挖法施工，圍護結(jié)構(gòu)采用800mm 地下連續(xù)墻+攪拌樁槽壁加固+內(nèi)支撐的支護型式?；禹樧鲩_挖順序如表1 所示。本工程基坑安全等級為一級，環(huán)境保護等級為一級。

表1 基坑開挖順序

2 地質(zhì)條件

本場地地貌屬于珠江三角洲沖積平原，地形較平坦，相對高差較小?；娱_挖自上而下的巖土可分如下所示：

（1）雜填土<1-1>，雜色，主要成分為粉黏粒、中粗砂及磚塊、碎石、混凝土塊等建筑垃圾，松散～欠壓實，局部為素填土，為近代人工填土；在場地內(nèi)分布廣泛，厚度0.40～10.10m，平均厚度3.09m。

（2）淤泥<2-1A>，深灰、灰黑色，流塑，飽和，主要由粉黏粒組成，含少量粉細砂，局部夾團狀粉砂，在場地內(nèi)均有分布，厚度0.80～11.40m，平均厚度4.91m，平均擊數(shù)為1.6 擊。

（3）粉質(zhì)黏土<2-4>，灰褐色，軟塑~可塑，黏性一般，干強度及韌性中等，夾薄層粉細砂。厚度0.70～3.60m，平均厚度1.43m，平均擊數(shù)為7.1 擊。

（4）中粗砂層<3-2>，呈灰黃、灰白色，飽和，松散~中密。分選性差，級配良好，但局部級配不良。在場地內(nèi)分布廣泛，厚度0.60～7.40m，平均厚度2.61m，平均擊數(shù)為13.6 擊。

（5）淤泥層<4-2A>，深灰色，流塑，主要由黏粒、粉粒組成，土質(zhì)均勻，黏滑，為高壓縮性、高靈敏度黏土。厚度0.60～4.60m，平均厚度2.00m，平均擊數(shù)為3.3 擊。

（6）可塑狀粉質(zhì)黏土<4N-2>，褐黃色，可塑狀，局部為軟塑，在場地內(nèi)分布廣泛，厚度0.60～7.30m，平均厚度3.15m，平均擊數(shù)為 10.3 擊。

（7）硬塑狀粉質(zhì)黏土<4N-3>，褐黃色，硬塑狀，厚度1.80～6.00m，平均厚度4.00m，平均擊數(shù)為21.9 擊。

（8）全風化粉砂質(zhì)泥巖<6>，褐紅、紫紅、灰褐色，風化裂隙發(fā)育，浸水易軟化崩解。厚度1.10～4.80m，平均厚度2.24m，平均擊數(shù)為37.4 擊。

（9）強風化粉砂質(zhì)泥巖<7-2>，褐紅、紫紅、紫褐色，巖石礦物風化強烈，風化裂隙發(fā)育，巖芯遇水易崩解。厚度0.50～24.70m，平均厚度4.38m，平均擊數(shù)為76.4 擊。

（10）中風化泥質(zhì)粉砂巖<8-3>，棕紅色、褐紅色，夾少量灰白色斑點，粗粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，巖芯較破碎，呈塊狀～短柱狀，巖質(zhì)稍軟，錘擊聲啞。巖體完整度劃分為較破碎，局部較完整，按堅硬程度劃分應屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，近似 RQD 值約 40，如表 2 所示。

表2 土層計算參數(shù)

根據(jù)工程地質(zhì)情況可知，該站淤泥層埋深較深，且淤泥層較厚，基坑采用圍護結(jié)構(gòu)剛度較大、變形較小?；邮┕︵徑ㄖc地下管線影響相對較小，適合工藝成熟，抗?jié)B止水效果好的地下連續(xù)墻方案。東沙站基坑圍護結(jié)構(gòu)采用800mm 厚地下連續(xù)墻+三道內(nèi)支撐的支護形式，第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐，第二、三道支撐采用鋼支撐（角部斜撐采用混凝土支撐）。對淤泥層較厚區(qū)域，地連墻成槽內(nèi)外側(cè)采用攪拌樁加固，攪拌樁穿過淤泥層進入粉質(zhì)黏土層1.0m。

3 反演分析

反演分析就是通過不斷改變計算模型參數(shù)使計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)盡量接近，直到計算模型能反映實際體系的主要特征[1]。本文根據(jù)東沙站基坑開挖引起的地連墻實測變形數(shù)據(jù)，采用理正深基坑計算軟件反算基坑設計所需的土層參數(shù)。

在基坑圍護結(jié)構(gòu)設計中，m 值的取值一般取地勘值或規(guī)范值。地勘m 值一般是以《建筑樁基技術規(guī)范》（JG J94—2008）為代表的m 值[2]，并結(jié)合當?shù)亟?jīng)驗提出；規(guī)范m 值是以《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ 120—2012）為代表的 m 值[3]，該值是根據(jù)實際工程單樁水平試驗結(jié)果與土層的C、φ 值進行統(tǒng)計建立的經(jīng)驗公式得到。地連墻水平位移采用理正深基坑按地勘m 值、規(guī)范m 值分別計算，并根據(jù)現(xiàn)場第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)通過理正深基坑反演，如圖1~圖4 所示。

圖1 地勘m 值變形曲線

圖2 規(guī)范m 值變形曲線

圖3 實測地連墻變形曲線

圖4 反演地連墻變形曲線

根據(jù)上述對比可知，地連墻地勘m 值變形小于現(xiàn)場實測變形，在一些基坑周邊建構(gòu)筑物較復雜且距離較近的工程，采用地勘m 值對基坑及周邊建構(gòu)筑物安全存在一定的影響。地連墻規(guī)范m 值變形遠大于現(xiàn)場實測變形，若設計中環(huán)境保護等級按一級控制，則須增加支撐等措施以減少地連墻變形，采用規(guī)范m 值增加了工程造價。

根據(jù)現(xiàn)場地連墻實測變形，采用理正深基坑軟件反演與實測變形相符下的m 值，與地勘報告給出的m 值和規(guī)范經(jīng)驗公式的m 值相比差異較大。反演m 值約為地勘報告的25%~35%，但遠大于按規(guī)范經(jīng)驗公式得出的m 值。

在實際施工中，地連墻變形不僅場地地質(zhì)條件影響，也受開挖條件、施工過程、施工單位水平等的影響。特別是在深厚淤泥地層下采用鋼支撐，鋼支撐架設不及時、鋼支撐與地連墻接觸面不完整、軸力損失等均會對地連墻變形產(chǎn)生影響。

4 結(jié)論

（1）通過對東沙站地連墻變形反演對比分析，反演m 值小于地勘m 值，但大于規(guī)范m 值。地勘m 值的地連墻變形小于實測值，對周邊建構(gòu)筑物較復雜的基坑工程存在一定的安全影響；規(guī)范m 值的地連墻變形大于實測值，可能會增加工程造價。m 值取值的合理性會對基坑工程的安全性和經(jīng)濟性有一定的影響。

（2）在實際基坑工程中，地連墻變形受諸多因素的影響，如施工工法、坑內(nèi)土體加固、開挖過程中土體的卸載形式、復雜地質(zhì)的開挖條件及施工工序、施工對土體的擾動等復雜因素，m 值是一個綜合參數(shù)，施工過程中的時間效應和施工擾動等均會對m值產(chǎn)生影響。

（3）因缺乏足夠的工程樣本支撐，下階段還須進一步增補工程案例、完善m 值指標統(tǒng)計理論，為實際工程基坑設計提供一定的參考意義。