晋江市东部快速通道隧道基坑施工稳定性分析

摘要：基于晋江市东部快速通道隧道基坑工程，以K7+600～K7+840段和K8+380～K8+500段为研究对象，通过在两个段落布设观测点，检测基坑施工过程中内支撑轴力、地表沉降以及围护桩水平位移。研究结果表明：基坑深度越深，基坑内支撑的轴力越大，地表沉降值越大，地表沉降显著区域越广。深基坑浇筑混凝土底板阶段，内支撑轴力变化最为显著。随着距基坑距离的增大，地表沉降曲线总体呈“抛物线”状。基坑施工过程中，应着重关注第二道支撑至混凝土底板施工阶段的地表沉降。随着深度增大，围护桩水平变形首先迅速增大，随后缓慢减小，最终趋于零。

关键词：隧道基坑；基坑施工；支撑轴力；地表沉降；围护桩水平变形

0" "引言

随着我国城市建设的快速推进，城市拥堵现象严重，为此各城市加快交通基础设施建设，尤其是城市交通隧道工程。明挖法作为隧道施工最常见手段，其施工对周边环境有显著影响。近年来，城市隧道基坑施工已逐渐成为岩土工程热点研究之一[1]，不少学者通过各种手段对此开展了一系列的研究。

孙彦晓等[2]以江阴江北明挖基坑为研究对象，通过有限元软件建立基坑模型，结合线性规划方法求解了最小抽水量所需要的井点数量。赵秀绍等[3]依托南昌艾溪湖地铁隧道，通过数值软件建立不同工况模型，分析了支护桩桩径、桩长以及短桩配比对基坑变形的影响。蔡连利[4]基于郑州市冀州路明挖隧道基坑工程，通过PLAXIS 3D软件模拟基坑施工全过程，分析了基坑边堆载对基坑坑底隆起、围护桩变形以及地表沉降的影响。

邱章龙等[5]结合专家评分法和AHP层次分析法，分析了市政隧道基坑施工中影响因素的权重，基于此评估了工程施工风险等级，并提出相关措施。孙威等[6]依托妈湾跨海通道工程明挖段隧道基坑工程，建立基坑施工风险评价指标体系，基于模糊数学原理，建立模糊综合评判模型。本文基于晋江市东部快速通道隧道基坑工程，通过现场监测，分析了两个典型段落施工过程中支护结构变形及地表沉降。

1" "工程概况

本项目建设地点位于福建省晋江市，路线呈东北至西南走向，起点位于侨晖路（现状主干路）西南侧355m处（K7+055），从东北至西南依次经过站北一路（规划支路）、高速连接线（规划主干路）、品牌街（规划支路）、复兴路（规划支路）、和谐路（规划支路）、梧垵路（规划主干路）、站南一路（规划支路）、围头湾支线（现状高速公路）、16m宽规划支路，终点位于围头湾支线以南约487m处（K8+937）。

本项目主线采用设计速度80km/h一级公路兼城市快速路标准建设，辅道采用设计速度40km/h二级公路兼城市主干路标准建设。项目起讫点桩号K7+055～K8+937，路线长度1.882km（其中路基段0.182km，隧道段1.700km），含范围内的公路工程（含路基、路面、隧道、路线交叉、交安设施、其他工程、高速公路涉路工程等）、沿线设施（含市政排水、电力管线）以及工程造价等内容。

本项目以下穿通道为主，主线1.882km，其中下穿通道1.700km，占比90.33%，基坑最大开挖深度达20m，大断面深基坑防护施工安全风险大。

2" "基坑支护结构设计及施工工序

2.1" "基坑支护结构设计

本文以K7+600～K7+840段和K8+380～K8+500段为研究对象。两段落具体的支护结构形式及参数如下。

2.1.1" "K7+600～K7+840段

K7+600～K7+840段采用排桩+高压旋喷桩+一道混凝土支撑+两道钢支撑方式支护。K7+600～K7+840段支护结构剖面如图1所示。

其中排桩采用C30钢筋混凝土灌注桩，桩径为0.8m，桩间距为1.2m；冠梁采用1000mm×1000mm的C30混凝土，冠梁顶标高为13.5m；混凝土支撑采用800mm×1000mm的C30混凝土，水平间距8m；钢支撑采用直径609mm钢管，水平间距4m，第一道钢支撑中心位于冠梁顶以下5.0m，第二道钢支撑中心位于第一道钢支撑中心以下3.5m；桩间采用直径80cm、间距120cm的高压旋喷桩支护兼止水；基坑内侧采用桩间土连续防护构造（挂网喷混凝土）进行防护。

2.1.2" "K8+380～K8+500段

K8+380～K8+500段采用排桩+高压旋喷桩+一道混凝土支撑+一道钢支撑方式支护。K8+380～K8+500段支护结构剖面如图2所示。

其中排桩采用C30钢筋混凝土灌注桩，桩径为0.8m，桩间距为1.2m；冠梁采用1000mm×1000mm的C30混凝土，冠梁顶标高为20.0～25.0m；混凝土支撑采用800mm×1000mm的C30混凝土，水平间距8m；钢支撑采用直径609mm钢管，水平间距4m，第一道钢支撑中心距基坑底4m；桩间采用直径80cm、间距120cm的高压旋喷桩支护兼止水；基坑内侧采用桩间土连续防护构造（挂网喷混凝土）进行防护。

2.2" "主要施工工序

根据现场实际施工工序，将上述两个段落的主要施工工况列于表1。将K7+600～K7+840段、K8+380～K8+500段分别定义为段落一、段落二。

3" "现场监测分析

分别在段落一、段落二分别布设观测点，以监测支撑轴力、地表沉降、围护桩变形。

3.1" "支撑轴力

根据监测结果，绘制段落一B1观测点、段落二B2观测点各道支撑在施工过程中的轴力变化曲线如表2所示。其中B1-1、B1-2、B1-3分别表示段落一的第一、二、三道支撑；B2-1、B2-2分别表示段落二的第一、二道支撑。

从表2可以看出，B1观测点的支撑轴力最值发生在工况4阶段（浇筑底板阶段）的第三道支撑B1-3，约为2555kN。对于B1-1支撑，在支撑施工阶段，其轴力处于受压状态，随着三道支撑的施工，B1-1支撑轴力逐渐减小，并在浇筑混凝土底板后趋于0。

在拆除支撑阶段，B1-1支撑轴力由受压状态转为受拉状态；随着支撑的逐步拆除，B1-1支撑轴力逐渐增大，在拆除第二道支撑后趋于稳定。B1-2支撑轴力在施工阶段整体处于受压状态，在基坑开挖阶段其轴力逐步增大。在支撑拆除阶段其轴力逐渐减小。B1-2支撑轴力峰值发生在浇筑混凝土底板阶段。

进一步观察表2可知，由于只有段落二两道内支撑，其轴力变化规律与标段一内支撑轴力变化规律差异显著。B2-1支撑轴力总体呈受压状态，随着基坑的开挖其轴力逐渐增大，并在工况6达到峰值，约1898kN；当浇筑混凝土顶板时，B2-1支撑轴力略有减小。分析认为，B2-2支撑轴力小于B2-1支撑轴力，是因为B2-2支撑距坑底的距离小于B2-1支撑距B2-2支撑地距离。 3.2" "地表沉降

3.2.1" "基坑施工完成后地表沉降分析

图3给出了基坑施工完成后段落一、段落二某处地表沉降曲线。从图3可以看出，随着距基坑距离的增大，两观测点地表沉降均先迅速增大，在某一位置达到地表沉降峰值，随后迅速减小，最终趋于稳定。

对比两观测点地表沉降曲线可以看出，由于段落一基坑断面大于段落二基坑断面，段落一的地表沉降总体大于段落二，基坑开挖对周边地表沉降的影响范围更大，且段落一地表沉降峰值发生的位置距基坑边更远。

3.2.2" "基坑施工过程中地表沉降分析

图4给出了2个段落基坑施工过程中地表沉降变化曲线（其观测点为各自标段地表沉降峰值发生的位置）。从图4可以看出，基坑施工过程中，2个个段落观测点的地表沉降先缓慢增大，后迅速增大，最终增速放缓并趋于稳定。在浇筑第二道支撑至浇筑混凝土底板过程中，地表沉降增速最快，说明该阶段施工对地表沉降影响最为显著。为此在施工过程中，应着重关注这个阶段的地表变形。

3.3" "围护桩水平变形分析

图5给出了各施工阶段围护桩水平变形沿深度方向的变化曲线（以段落一为例）。从图5可以看出，围护桩整体有向基坑内部的变形趋势。在地表处，围护桩存在一定的水平变形，随着深度的增加，围护桩水平变形线迅速增大，在某一深度处达到最大值，随后迅速减小直至趋于0。

在基坑开挖阶段，围护桩最大水平变形的发生位置逐渐下移。对比各施工阶段的围护桩水平位移可知，在施工完第三道支撑至浇筑底板阶段，围护桩水平变形速率最大。基坑施工完成后，围护桩水平位移最大值约为21.3mm，低于规范规定限值。

4" "结束语

本文依托晋江市快速通道隧道基坑工程，以支护结构不同的两个段落为研究对象，通过现场监测，分析基坑施工过程中内支撑轴力、地表沉降以及围护桩水平位移规律。主要获得以下主要结论：

基坑施工过程中，段落一的第三道支撑轴力远大于其余两道支撑，第二三道支撑轴力均在浇筑混凝土底板阶段显著增大；段落二的第一道支撑轴力大于第二道支撑轴力。

随着距基坑距离的增大，地表沉降曲线总体呈“抛物线”状，基坑开挖对段落一周边地表沉降影响更为显著；在浇筑第二道支撑至浇筑混凝土底板过程中，地表沉降增速最快，应着重关注该施工阶段。

沿深度方向，围护桩水平变形呈“先增大后减小”的趋势，在施工完第三道支撑至浇筑底板阶段，围护桩水平变形最为显著。基坑施工完成后，围护桩水平位移最大值约为21.3mm，低于规范规定限值。

参考文献

[1] 刘建.市政地铁明挖隧道基坑支护施工技术研究[J].工程机械与维修，2023（6）：104-106.

[2] 孙彦晓，刘松玉，童立元，等.长江漫滩区明挖隧道基坑降承压水优化分析[J].岩土力学，2023，44（6）：1800-1810.

[3] 赵秀绍，王际凯，侯世磊，等.明挖地铁隧道基坑围护桩优化方案分析[J].城市轨道交通研究，2023，26（5）：42-48.

[4] 蔡连利.堆载对明挖隧道基坑围护结构的影响[J].路基工程，2023，（01）：228-233.

[5] 邱章龙，张志刚，陆森森.市政隧道明挖基坑施工风险管控关键技术研究[J].建筑安全，2022，37（12）：59-62.

[6] 孙威，杨斌，张雪婵.妈湾跨海隧道明挖段基坑施工风险评估[J].施工技术，2021，50（11）：113-118.

（中交一公局厦门工程有限公司，福建厦门" "361000）