维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第２１期 ・９８・ ２ ０ ０ ７年７月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥ（ ＵＲＥ Ｖ０Ｉ．３３ Ｎｏ．２１ Ｊｕ１． ２００７ 文章编号：１００９—６８２５（２００７）２１．００９８—０２ 南京某车站深基坑开挖围护结构的变形分析 胡俊 摘陈争 要：结合南京地铁某车站深基坑施工，介绍了该工程监测系统的设计原则，并综合考虑设计、施工安全及环境保护等 因素，分析了该工程的监测数据，研究了围护结构的变形，提出了减小围护结构变形的措施，以供类似工程参考借鉴。 关键词：地铁车站，深基坑，围护结构，变形分析 中图分类号：ＴＵ４６３ 文献标识码：Ａ １工程概况 车站建设场地属古秦淮河漫滩地貌单元，地貌形态单一。车 生变形ｌ２ｊ。现场在西端头井、标准段和东端头井均进行了墙体变 形测试，安装了ＣＸ０１～ＣＸ１６测点共计１６个监测点。鉴于测试 数据较多，现对关键测点ＣＸ１５，ＣＸ１３和Ｃｘ０９的有关测试数据进 行分析。由测试数据可以了解到各墙的最大位移值情况及其与 开挖深度之间的关系（见表１）。 表１各墙最大位移值发生位置以及发生阶段 墙体 最大位 开挖 最大位移与开挖 编号 移值／ｍｍ 深度／Ｉｎ 深度比ｕ／Ｈ，＇％ｏ ＣＸ１５ ３７．２ ２４ １．５５ 站范围内地层主要有：杂填土、淤泥质填土、素填土、粉质粘土、粉 土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、卵砾石混砂粉质粘土，下卧有强 风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩以及中风化泥岩。地下水类 型为孔隙潜水和孔隙微承压水。孔隙潜水位稳定埋深１．３５ ｍ～ １．８０ ｍ，设计地下水埋深１．００ ｍ。孔隙微承压水水位与孔隙潜水 水位一致。 车站总长１６１．６ ｍ，标准段宽２１ ｍ，车站地底板埋深约２２ ｍ。 基坑主体部分由三部分组成：西端头井约为２３．３２ ｉｎ×２３．４ ｉｎ的 最大位移 发生阶段 做中板前 最大位移 发生位置／Ｉｎ 一２４．５ ＣＸ１３ ＣｘＤ９ ５９．５ ２０．７ ２２ １６．５ ２．７１ １．２５ 做底板前 安装第五道撑前 一２１．５ 一１４ 矩形基坑，开挖深度为２４ ｍ；标准段（分为七段）约为１２３．８８ ｍ× ３．３ 围护结构变形的分析 西端头井测点ＣＸ１５墙段 ２１ ｍ的矩形基坑，开挖深度为２２ ｍ；东端头井约为１４．４ ｍ× ３．３．１２３．７ ｍ的矩形基坑，开挖深度为２３ ＩＴＩ。 １）基坑开挖阶段，当基坑开挖第一层土一３ １２１时，由于第一 围护结构采用８００ ｍｍ地下连续墙，嵌入深度约１９．５ ｍ。采 道撑为钢筋混凝土撑是随着地连墙的浇筑而一起浇筑的，故墙体 变形曲线接近前倾形。当基坑开 用内支撑支护结构方式，选用钢管为 ０９钢管支撑，支撑壁厚 变形受到钢筋混凝土撑的约束，ＴＩ时，墙体最大位移为２．３ ｍｍ，出现在墙顶 ｔ＝１２ ｍｍ（第一道支撑）和ｔ＝１６ ｍｍ（其他几道支撑）。第一道支 挖第一层土一３ Ｉ撑水平间距６ ｍ，其余支撑水平间距为３ ｍ左右。基坑竖向设置 法施工。 ～１０．５ ｍ处，此时，水平位移与开挖深度比“／Ｈ＝０．７７‰，此时 ｔｔ，“／Ｈ＝０．３１％ｏ。墙体变 六道钢支撑加一道倒换支撑保持稳定。车站施工采用明挖顺筑 基坑底一３．５ ｍ处水平位移为１．０ ｍｉ形向基坑内弯曲。随着基坑开挖深度的增加，墙体最大水平位移 逐渐由墙顶向墙体中部转移，基坑呈向坑内鼓凸的弓形。当基坑 开挖到底一２４ ｍ（做底板前），最大位移为２３．１ ｍｉｔｔ，在墙体 一２现场监测方案 本着深基坑监测系统的设计原则ｌ１ Ｊ：３Ｒ原则即精度（Ｒｅｓｏｌｕ— ｄｏｎ）、可靠性（Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）、坚固性（Ｒｕｇｇｅｄｎｅｓｓ）原则；多层次监测 １９．５ ｍ处，“／Ｈ＝０．９６‰。此耐墙顶一０．５ ｍ处位移为 ３．４ ｍｍ，墙底～２４．５ ｍ处位移为１８．９ ｍｍ。 一原则；重点监测关键区原则；方便实用原则；经济合理原则等五项， 原则对该工程的监测项目进行了设计。综合考虑设计、施工安全 以及环境保护三方面的需要，监测方案重点放在了围护结构水平 位移（测斜）、支撑轴力、周边建（构）筑物变形、地表下沉等项目上。 ２）施作主体结构阶段，从ＣＸ１５墙体的变形曲线来看，墙体的 变形呈增长趋势，在该阶段内，最大位移发生在中板施作前墙体 的一２４．５ ｍ处，为３７．２ ｍｉｔｔ，“／Ｈ＝１．５５‰。此时，墙顶 一３ 围护结构的监测数据及分析 ３．１基本工况 ０．５ １２１处位移为一７．５ ｍｉＴｌ，“／１－１＝０．３２‰，基底一２３．５ ＩＴＩ处位 移为３７．０ ｍｉｔｔ，“／Ｈ＝１．５４‰。 ３）在整个施工过程中，墙体水平位移随着施工的进程呈缓慢 对本工程的监测从２００７年１月２８日开始，工程在开始监测 增长趋势，在施作主体结构的中板时，发生整个施工过程中的最 的同时开始施工。施工监测点的布设从围护结构地连墙施工开 大水平位移为３７．２ ｍｉｔｔ，在墙体一２４．５ ｍ处。 始即已进行，前期主要是配合地连墙施工埋设测斜管。２００６年 ３．３．２标准段测点ＣＸ１３墙段 １０月２８日由监测、施工、监理共同对某站周边建筑物进行了调 １）在基坑开挖阶段，当基坑开挖第一层土一３ ｍ、设第一道钢 查，并向监理方提交了某站周边建筑物调查报告。ｌ１月２６日完 支撑时，墙体最大位移为６．０ ｍｍ，出现在墙顶一０．５ ＩＴＩ处，此时， 成了周边建筑与地面沉降点的布设；１２月３０日完成了坑外水位 水平位移与开挖深度比“／Ｈ＝２．０２％ｏ，此时基坑底一３．５ ｍ处水 监测点、地下管线监测点的埋设。随着２００７年１月２８日基坑圈 平位移５．７ ｍｉｔｔ，“／Ｈ＝１．６５％ｏ。从测试数据可以发现，在基坑第 梁施工的完成，基坑墙顶位移监测点也布设完毕。 层土开挖时，墙体产生较大变形，变形曲线为前倾形。随着基坑 一３．２围护结构的监测数据 开挖深度的增加，墙体顶部位移由于第一层钢支撑的施作并未有 深基坑开挖引起地下连续墙两侧的压力差将会导致墙体发 所减小，钢支撑的约束作用不明显。当基坑开挖到底～２２ ｍ时， 收稿日期￣２００７—０３ １３ 作者简介：胡陈俊（１９８３一），男，南京林业大学土木工程学院硕士研究生，江苏南京争（１９８０一），男，南京林业大学土木工程学院硕士研究生，江苏南京２１００３７ ２１００３７ 维普资讯 http://www.cqvip.com 考摹 背 胡俊等：南京某车站深基坑开挖围护结构的变形分析 ・９９・ 最大位移为４９．７ ｍｍ，在墙体一２０．５ ｍ处，ｕ／Ｈ＝２．２６％０，此时 为２０．６ ｍｍ，在墙体一１４ ｍ处，ｕ／Ｈ＝１．２５‰，此时墙底一１７ ｍ 墙底一２２．５ ｍ处位移为４８．５ ｍｍ。开挖阶段墙体最大位移为 处位移为１８．２ ｍｍ。 ４９．７ ｍｍ，出现在开挖到底时。 ３．３．４ 支撑对围护结构的影响 ２）施作主体结构阶段，从墙体的变形曲线来看，修建主体结 在基坑的开挖过程中，地下连续墙的横向变形必然引起支撑 构时，墙体的变形在墙体中上部有所减小，但墙体下部位移有所增 轴力的变化，而支撑轴力的增加又了墙体的进一步变形。因 加。在该阶段内，最大位移发生在底板施作前的墙体的一２１．５ ｍ 此，研究相应支撑轴力的变化对研究围护结构的变形有很大帮 处，为５９．５ ｍｍ，“／Ｈ＝２．７１％ｏ。此时，墙顶一０．５ ｍ处位移为 助。与ＣＸ１５，ＣＸ１３，ＣＸ０９墙段相应的钢支撑断面为ｚ１，Ｚ３，Ｚ７ 一１．２ ｍｍ。“／Ｈ＝０．０６‰，基底一２２．５ ｍ处位移为５８．７ ｍｍ， 断面，各个断面钢支撑轴力变化历时曲线如图１所示。 “／Ｈ＝２．６７‰。 ＣＸ１３墙体在３月２４日～４月１４日有较大变形，从图１ｂ）可 ３）在整个施工过程中，墙体水平位移在施作主体结构的底板 以看出，主要是由于未能及时架设第六道钢支撑，使得下面基坑 时发生最大水平位移，为５９．５ ｍｍ，在墙体一２１．５ ｍ处。同时，在 无支撑暴露时间过长，导致墙体发生较大位移。 整个施工过程中，墙顶位移有向坑外变形的趋势。 ＣＸ１５墙体在３月１５日－３月１８日短短３ ｄ有较大变形，从 图ｌａ）可以看出，３月２１日架设了第五道钢支撑，３月２５日架设 架设四道 架设 髓 除 ｒｕｌｔ ｔｇＮＩｇｔ遁 了第六道钢支撑，下面基坑无支撑暴露时间不长，主要原因是第 架设三道． 辫 设五道 六道钢支撑施加的预应力不够，未能有效抑制墙体变形。 架ｉ殳＿』 ｌ ： ｝ ＣＸ１３墙体和ＣＸ１５墙体在施工主体结构阶段都有较大的变 形，从图１可以看出，此较大变形发生在拆除横撑的过程，因此拆 ３．１９ ４．１３ ５．８ 除横撑是墙体位移急剧增加的主要原因。 时间／月 日 ａ）Ｚｌ断面钢支撑轴力变化历时曲线图 由图１测试结果可知，基坑土体挖除后应尽快架设钢支撑， 尽量减少无支撑的暴露时间，同时施加合理的预加轴力，以便改 ３ ５０ｏ 善墙体的受力条件。为避免钢支撑轴力发生突变，在施工空间允 ３ ０００ 许的条件下，应尽量先施工楼板然后再拆换支撑。 ２ ５０ｏ ２ ０００ 基坑土体挖除后应尽快架设钢支撑并施加合理的预加轴力， １ ５０ｏ １ ０００ 这样会有效减小地下连续墙的变形。另外支撑设置以后必须尽 ５０ｏ 快施加轴力，这不但保证支撑顶紧墙体，减小墙体横向变位，而且 Ｏ １ ３．１９ ４．１３ ５．８ ６ ２ 时间／月．日 改善了墙体的受力条件，从而达到减小围护结构变形的目的。 ｂ）Ｚ３断面钢支撑轴力变化历时曲线图 ４结语 基坑开挖阶段 １）从各墙的变形曲线的形态来看，在基坑开挖到一定深度而 未架设横撑时，墙体均呈向坑内变形的前倾形变形曲线。在墙顶 １ Ｚ７２ 部附近水平位移最大，而随着基坑开挖和横撑的施加，各墙变形 Ｚ ３ 曲线由前倾形逐渐向弓形曲线变化。最大水平位移发生的部位 ｚ７－４ 也随之下移。 Ｚ７５ ２）从ＣＸ１５墙体和ＣＸ１３墙体各施工阶段水平位移变化情况 来看，位移最不利位置均出现在施作主体结构前拆除下部横撑时 时Ｉ司／月 日 ｃ）Ｚ７断面钢支撑轴力变化历时曲线图 的墙体中下部，因此拆除横撑是墙体位移急剧增加的主要原因。 图１ 相应各个断面钢支撑轴力变化时曲线图 ３）横撑施工存在架设不及时、预加应力不够以及修建内部主 ３．３．３东端头井测点ＣＸ０９墙段 体结构必须拆除横撑的过程，监测结果表明这些因素均是引起墙 测点ＣＸ０９墙段由于开始施工较晚，数据统计到５月２０日安 体位移急剧增加的最不利因素。 装第五道撑为止。在基坑开挖阶段，当基坑开挖第一层土一２．５ ｍ 参考文献： 未撑时，墙体最大位移为２．８ ｍｍ，在墙顶一８ ｍ处，ｕ／Ｈ＝ ［１］赵志缙，应惠清．简明深基坑工程设计施工手册［Ｍ］．北京：中 １．１３％ｏ，此时基坑底一３ ｍ处水平位移２．２ ｍｍ，ｕ／Ｈ＝０．９１％ｏ。 国建筑工业出版社，２０００． 随着基坑开挖深度的增加，墙体最大水平位移逐渐由墙顶向墙体 ［２］徐伟，胡晓依，刘 匀．高层建筑施工［Ｍ］．武汉：武汉理工 中部转移。当基坑开挖到一１６．５ ｍ、安装第五道撑时，最大位移 大学出版社，２００４． Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｉｏｒ．ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｄｉｔｃｈ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｏｎｅ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｎａｎｊ ｉｎｇ ｃｉｔｙ ＨＵ Ｊｕｎ ＣＨＥＮ Ｚｈｅｎｇ Ａ￣ｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｄｉｔｃｈ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｏｎｅ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｎａｎｊｉｎｇ ｃｉｔｙ，ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｓｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐｒｏ— ｊｃｅｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐｒｏｊｅｃｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｎｇ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓａｆｅ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｉｏｒ－ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｂｒｉｎｇｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｉ・ ｏｒ—ｐｒｏｔｃｅｔｄｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｉｗｌｌ ｓｕｐｐｌｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｃｅｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｔａｔｉｏｎ，ｄｅ印ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｄｉｔｃｈ，ｅｘｔｅｒｉｏｒ－ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ
