东沙站基坑地连墙变形及 值反演分析

张炜煜

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州 510010）

0 引言

随着城市轨道交通工程建设迅猛发展，基坑工程设计施工面临规模更大、基坑深度更深、周边环境条件较复杂等问题。m 值是基坑围护结构设计计算的一个重要参数，其值大小对基坑设计影响较大，取值是否合理影响到基坑设计的安全与经济。

本文采用理正深基坑结构设计软件，根据东沙站地连墙实测变形，对基坑土层参数m 值的反演分析，得出地勘、规范提供的m 值与反演m 值之间的关系，为基坑围护结构设计提供一定的参考意义。

1 工程概况

东沙站位于广州市翠园路南侧，沿翠园路呈东西走向。车站为地下两层岛式站台，车站西端设盾构吊出井及轨排井，东端设盾构始发井。车站长326.5m，标准段宽度为20.30m，基坑开挖深度18.27m。本站结构采用明挖法施工，围护结构采用800mm 地下连续墙+搅拌桩槽壁加固+内支撑的支护型式。基坑顺做开挖顺序如表1 所示。本工程基坑安全等级为一级，环境保护等级为一级。

表1 基坑开挖顺序

2 地质条件

本场地地貌属于珠江三角洲冲积平原，地形较平坦，相对高差较小。基坑开挖自上而下的岩土可分如下所示：

（1）杂填土<1-1>，杂色，主要成分为粉黏粒、中粗砂及砖块、碎石、混凝土块等建筑垃圾，松散～欠压实，局部为素填土，为近代人工填土；在场地内分布广泛，厚度0.40～10.10m，平均厚度3.09m。

（2）淤泥<2-1A>，深灰、灰黑色，流塑，饱和，主要由粉黏粒组成，含少量粉细砂，局部夹团状粉砂，在场地内均有分布，厚度0.80～11.40m，平均厚度4.91m，平均击数为1.6 击。

（3）粉质黏土<2-4>，灰褐色，软塑~可塑，黏性一般，干强度及韧性中等，夹薄层粉细砂。厚度0.70～3.60m，平均厚度1.43m，平均击数为7.1 击。

（4）中粗砂层<3-2>，呈灰黄、灰白色，饱和，松散~中密。分选性差，级配良好，但局部级配不良。在场地内分布广泛，厚度0.60～7.40m，平均厚度2.61m，平均击数为13.6 击。

（5）淤泥层<4-2A>，深灰色，流塑，主要由黏粒、粉粒组成，土质均匀，黏滑，为高压缩性、高灵敏度黏土。厚度0.60～4.60m，平均厚度2.00m，平均击数为3.3 击。

（6）可塑状粉质黏土<4N-2>，褐黄色，可塑状，局部为软塑，在场地内分布广泛，厚度0.60～7.30m，平均厚度3.15m，平均击数为 10.3 击。

（7）硬塑状粉质黏土<4N-3>，褐黄色，硬塑状，厚度1.80～6.00m，平均厚度4.00m，平均击数为21.9 击。

（8）全风化粉砂质泥岩<6>，褐红、紫红、灰褐色，风化裂隙发育，浸水易软化崩解。厚度1.10～4.80m，平均厚度2.24m，平均击数为37.4 击。

（9）强风化粉砂质泥岩<7-2>，褐红、紫红、紫褐色，岩石矿物风化强烈，风化裂隙发育，岩芯遇水易崩解。厚度0.50～24.70m，平均厚度4.38m，平均击数为76.4 击。

（10）中风化泥质粉砂岩<8-3>，棕红色、褐红色，夹少量灰白色斑点，粗粒结构，层状构造，泥质胶结，岩芯较破碎，呈块状～短柱状，岩质稍软，锤击声哑。岩体完整度划分为较破碎，局部较完整，按坚硬程度划分应属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，近似 RQD 值约 40，如表 2 所示。

表2 土层计算参数

根据工程地质情况可知，该站淤泥层埋深较深，且淤泥层较厚，基坑采用围护结构刚度较大、变形较小。基坑施工对邻近建筑与地下管线影响相对较小，适合工艺成熟，抗渗止水效果好的地下连续墙方案。东沙站基坑围护结构采用800mm 厚地下连续墙+三道内支撑的支护形式，第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，第二、三道支撑采用钢支撑（角部斜撑采用混凝土支撑）。对淤泥层较厚区域，地连墙成槽内外侧采用搅拌桩加固，搅拌桩穿过淤泥层进入粉质黏土层1.0m。

3 反演分析

反演分析就是通过不断改变计算模型参数使计算结果与实测数据尽量接近，直到计算模型能反映实际体系的主要特征[1]。本文根据东沙站基坑开挖引起的地连墙实测变形数据，采用理正深基坑计算软件反算基坑设计所需的土层参数。

在基坑围护结构设计中，m 值的取值一般取地勘值或规范值。地勘m 值一般是以《建筑桩基技术规范》（JG J94—2008）为代表的m 值[2]，并结合当地经验提出；规范m 值是以《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—2012）为代表的 m 值[3]，该值是根据实际工程单桩水平试验结果与土层的C、φ 值进行统计建立的经验公式得到。地连墙水平位移采用理正深基坑按地勘m 值、规范m 值分别计算，并根据现场第三方监测数据通过理正深基坑反演，如图1~图4 所示。

图1 地勘m 值变形曲线

图2 规范m 值变形曲线

图3 实测地连墙变形曲线

图4 反演地连墙变形曲线

根据上述对比可知，地连墙地勘m 值变形小于现场实测变形，在一些基坑周边建构筑物较复杂且距离较近的工程，采用地勘m 值对基坑及周边建构筑物安全存在一定的影响。地连墙规范m 值变形远大于现场实测变形，若设计中环境保护等级按一级控制，则须增加支撑等措施以减少地连墙变形，采用规范m 值增加了工程造价。

根据现场地连墙实测变形，采用理正深基坑软件反演与实测变形相符下的m 值，与地勘报告给出的m 值和规范经验公式的m 值相比差异较大。反演m 值约为地勘报告的25%~35%，但远大于按规范经验公式得出的m 值。

在实际施工中，地连墙变形不仅场地地质条件影响，也受开挖条件、施工过程、施工单位水平等的影响。特别是在深厚淤泥地层下采用钢支撑，钢支撑架设不及时、钢支撑与地连墙接触面不完整、轴力损失等均会对地连墙变形产生影响。

4 结论

（1）通过对东沙站地连墙变形反演对比分析，反演m 值小于地勘m 值，但大于规范m 值。地勘m 值的地连墙变形小于实测值，对周边建构筑物较复杂的基坑工程存在一定的安全影响；规范m 值的地连墙变形大于实测值，可能会增加工程造价。m 值取值的合理性会对基坑工程的安全性和经济性有一定的影响。

（2）在实际基坑工程中，地连墙变形受诸多因素的影响，如施工工法、坑内土体加固、开挖过程中土体的卸载形式、复杂地质的开挖条件及施工工序、施工对土体的扰动等复杂因素，m 值是一个综合参数，施工过程中的时间效应和施工扰动等均会对m值产生影响。

（3）因缺乏足够的工程样本支撑，下阶段还须进一步增补工程案例、完善m 值指标统计理论，为实际工程基坑设计提供一定的参考意义。