基于青岛上软下硬地层地铁地下连续墙深基坑的变形特征研究

苏继超, 武俊琦, 李 媛

(1.青岛市勘察测绘研究院,山东 青岛 266033;2.青岛岩土工程技术研究中心,山东 青岛 266033)

0 引 言

地下连续墙深基坑在施工过程中需要利用支护结构对其进行支撑，抵抗地铁地下周围岩层结构的应力，但是如果支护不当的情况下，地下连续墙深基坑会发生变形，此次以青岛上软下硬地层为例，对地铁地下连续墙深基坑的变形特征进行研究。

青岛属于典型的“土岩结合”地层，在地铁的建设过程中，“上软下硬”和含水量大的地层特点始终困扰着青岛地铁建设者；近年来，随着施工工艺的提升和对安全质量的高度重视，地下连续墙结合内支撑的支护体系在青岛软弱地层的应用愈来愈多，且取得了很好的施工效果[1]。本文通过一代表性深基坑的实测结果和施工控制措施进行了研究和总结，分析了采用地下连续墙围护结构的基坑变形特征。

1 地下连续墙深基坑变形测试

为了更好地分析地铁地下连续墙深基坑的变形特征，以青岛上软下硬地层为测试环境，通过布置围护桩顶水平位移、围护桩顶沉降、相邻地下管线沉降以及建筑物沉降、围护桩体挠曲位移或土体深层水平位移这些监测项目，对地铁地下连续墙深基坑变形情况进行监测，获取到地铁地下连续墙深基坑变形相关数据[2]。表1为基于青岛上软下硬地层地铁地下连续墙深基坑变形监测项目表。

表1 青岛上软下硬地层地铁地下连续墙深基坑变形监测项目表

测试过程：选取三种支撑施工工序作为测试对象，其中包括“先撑后挖”“边挖边撑”“先挖后撑”，每个深基坑项目布置20个监测点(DBC01-20、ZQT01-20、DSW01-20)按，照表1中布置的监测项目，采集到所有监测点变形情况，为后续地下连续墙深基坑变形特征分析提供数据依据。

2 地下连续墙深基坑变形随挖深变化特征

为明确地下连续墙深基坑变形随挖深变化的特征，每下挖1 m进行一次监测，并将最大形变处的累计变形量绘制成图，如图1所示。

图1 挖深-最大形变处的累计变形量变形曲线图

从图1可以看出，地下连续墙深基坑变形呈明显的正相关规律：地下连续墙深基坑随着挖深变形程度逐渐加大，整体呈现上升趋势，最后形变量基本保持不变。从获取到的对地下连续墙深基坑周围压力数值显示，大部分压力值在8.5～10.0 kPa，并且压力变化规律基本与结构变形规律相一致，因此可以判定地下连续墙深基坑变形与所受到的压力有关，随着压力的增加，地下连续墙深基坑变形程度加大[3]。而压力的变化又与地下连续墙深基坑挖深有直接关系，开挖深度越大，地下连续墙深基坑周围压力越大，因此可以得出：青岛上软下硬地层地铁地下连续墙变形程度随着开挖深度加深而变大[4]。为了进一步探究连续墙深基坑变形随挖深变化特征，针对深基坑不同位置变形程度绘制曲线图，如图2所示。

图2 地下连续墙深基坑不同位置变形曲线图

结合图1、图2可以得出：地下连续墙水平变形随开挖深度增加单调增加，最大变形的位置在深度8～13 m附近，正好为第二道支撑(8 m深)和第三道支撑(13 m深)对应位置，当该深度变形量超出控制值时，附近地表和建筑物也会产生沉降。故支撑架设的及时性是围护结构稳定的关键。

3 支撑的不同施工工序对应地下连续墙变形特征

通过对三种不同施工方式的地下连续墙深基坑变形监测，绘制三种方式地下连续墙深基坑变形曲线图，如图3所示。

图3 支撑的不同施工工序对应地下连续墙变形曲线图

从图3可以看出，支撑的不同施工工序对青岛上软下硬地层地铁地下连续墙深基坑变形具有影响，不同支护施工方式理深基坑变形程度不同，其中“先撑后挖”支护施工方式变形程度最小，其他两种支护施工方式深基坑变形程度较大[5]。由此可以得出：“先撑后挖”变形小于“边挖边撑”或“先挖后撑”。

4 地下连续墙深基坑变形随桩后土体加固变形规律

通过对同一地质情况区段，周边土体注浆加固的地下连续墙和土体未加固的地下连续墙进行对比变形监测，绘制曲线图，如图4所示。

图4 土体加固与未加固-侧地下连续墙变形曲线图

从图4可以看出，墙后土体加固的地下连续墙，在开挖期间的变形小于未经加固的墙体变形。

通过对青岛上软下硬地层地铁地下连续墙深基坑监测，得出其变形规律如下：

(1)青岛上软下硬地层地铁地下连续墙变形程度随着开挖深度加深而变大最大，最大变形的位置在开挖深度1/2处的两道支撑之间，同时该断面对应的地表和建筑物产生沉降。

(2)“先撑后挖”变形小于“边挖边撑”或“先挖后撑”。

(3)经过桩后土体加固的地下连续墙变形小于未经加固的墙体变形。在类似工程的施工过程中，应预先加固周边土体；基坑挖深接近1/2时，应做到“先撑后挖”；做好变形较大的地下连续墙对应的道路和建筑物监测。

5 结束语

本文通过对青岛上软下硬地层地铁地下连续墙深基坑监测分析，探究了地下连续墙深基坑的变形特征以及变形规律，对上软下硬地层地铁地下连续墙深基坑变形应对措施实施提供了数据依据，也为研究地下连续墙深基坑变形特征提供了参考理论，具有良好的现实意义。