关键词：地铁站；基坑开挖；地连墙墙体；变形规律分析
引言
深基坑工程的施工过程主要包括开挖土方、支护结构施工以及降排水处理等施工内容，而深基坑支护结构的安全稳定则是保证施工安全的重要基础，因此必须加强变形监测工作。施工单位应在变形监测中积极应用信息化以及数字化的技术手段，加大在深基坑变形监测方面的研究力度，充分了解深基坑支护结构变形的基本机理。同时监测人员还应不断总结实践经验，根据深基坑变形监测数据来分析其客观规律，以便准确掌握深基坑支护结构的受力变形情况，并为及时采取有效的防控措施提供数据参考，从而确保深基坑施工以及周边建筑的安全。
1概述
地下连续墙是地铁车站基坑开挖的围护结构之一，同时兼顾主体结构的一部分，是保护基坑安全与维护周围建筑物稳定、隔离地下水的基本方法。但是，在基坑开挖过程中，由于墙体两侧土压力和水压的变化，引起墙体水平发生变形，而较大墙体变形可能会导致基坑局部或整体性发生失稳。所以，对墙体的位移变形、支撑轴力、地表沉降等研究是保护基坑安全的前提条件。地基土体较软弱的地区进行高层建筑施工往往需要做很深的基础．而在深基坑开挖的过程中，部分坑内土体被挖除后，底部土体由于卸荷作用将发生回弹变形，基坑内部以及周围的土体应力将发生改变，从而导致围护结构和周围已有建（构）筑物受到影响。深基坑开挖引起的地下连续墙的变形问题一直以来是工程师们关心的重点．到目前为止，深基坑开挖引起地下连续墙较大的侧向变形问题已经有许多学者进行了研究，并且有关地连墙侧向变形的理论也比较丰富。然而，由于目前基坑与已有地下结构越来越近，甚至出现了基坑地连墙与地下结构外墙共墙的情况，开挖过程中，墙体发生竖向变形后将影响与其相连的地下结构物的竖向位移，因此可能会造成局部不均匀变形，对结构的安全产生较大的影响．此时，围护墙的竖向变形成为了影响地下结构变形的重要因素。
2地铁站基坑开挖地连墙墙体变形规律
2.1建立数值模拟模型
基坑的实际开挖尺寸为241?m×28.4?m×26.41?m（长×宽×高），考虑到实际的基坑长度达241?m,根据以往模拟经验，选取全部基坑长度建模虽然更加精确，但是由于中间部分的基坑基本处于相同的受力状态，大部分的计算长度为重复计算，因此本例在不会对基坑变形产生较大差别的前提下对基坑规模进行了一定的简化。简化后的基坑尺寸为45?m×28.4?m×26.41?m。土体的力学计算模型采用摩尔-库伦弹塑性模型，围护结构可以采用实体单元或者衬砌单元（liner）进行模拟。根据Zdravdovi所做的研究可知，在基坑的二维平面模拟中，采用实体单元和梁单元（相当于三维模型中的衬砌单元）计算所产生的墙体变形差小于4%，而引起地表沉降的主要原因是围护结构变形而造成的地层损失，由此可见，上述两种单元模拟的结果差别可以忽略不计。钢筋砼支撑和钢支撑均采用Beam单元进行模拟。由于基坑周围的地基土在竖直方向可以自由的沉降变形，所以模型四周边界为水平方向约束，模型底面边界为竖向约束，上边界为自由面。模型的地层物理学参数参照表一岩土层计算参数取值。
2.2深基坑开挖阶段变形规律
首先在深基坑工程的开挖施工过程中，相关的地下管线设施会出现比较明显的沉降变形，且其基坑和管线设施之间的距离将直接关系到沉降量的大小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随着二者间距的增加，所产生的沉降也愈加明显。同时管线设施所在区域的水文地质条件以及环境因素也会对沉降量产生较大的影响。而深基坑围护结构的位移变形则与开挖的深度密切相关，当开挖深度在0.5~1m时，位移变形量达到最大值。而深基坑围护结构的支撑轴力一般会随着开挖深度的加大而增加，并在开挖深度为0.5~1m左右时达到最大值。当开挖深度进一步增加时，支承轴力的增幅将缩小，并直至保持在一个相对稳定的数值水平上。
2.3数值模拟与现场数据对比分析
在基坑的开挖和支护施工过程中，地连墙的长边墙体与短边墙体均会向基坑内侧产生水平位移。由模拟云图知，地连墙长边与短边在各个工况下的最大水平位移均发生的各边的中部，而地连墙长边与短边的水平位移性态存在差异，各个工况下短边墙体水平位移远小于长边，地连墙长边纵向刚度约束明显小于短边。本文以地连墙长边中点附近测斜点为研究对象，地连墙水平位移数值模拟值与现场实测值的分布规律大致相同，最大水平位移的数值与位置略有偏差但相差不大。随着基坑开挖深度的加深，地连墙的最大水平位移也逐渐变大且下移，其最大水平位移发生在开挖面附近，变形曲线为中间大两端小的“凸肚”状。变形曲线在施作水平支撑部位下不足1m处存在拐点，与现场监测数据规律一致，数值相差不大。
2.4周边地表沉降监测点布置
基坑长边中部的地连墙墙体水平位移最大，其位移曲线呈两端小中间大的“凸肚”状，基底地连墙水平位移很小。通过对比数值模拟结果与现场实测值相差不大，并且变形趋势与规律相对吻合。周边地表沉降监测点布设位置与围护墙体水平位移监测点相同，共计18个周边地表沉降监测断面，每个监测断面上由最靠近基坑边界的监测点往远离基坑方向的监测点距基坑边界依次为2、5、10、18、28m。随着开挖进行，墙体水平位移逐渐增大，位移形态不再呈线性分布而是向中间大两端小的抛物线形分布转变。当第二层土体开挖完成，架设第二道支撑时，墙体最大水平位移发生在地表下9m深度处，该深度处于第二道支撑中心线下部1m处，最大位移值为6.57mm。同样的，随着第三、四层土方开挖完成，第三、第四道支撑的架设，墙体最大水平位移点跟着向下移动至该工况所架设支撑的深度附近，即开挖面深度附近，且位移曲线的“腹部”随着开挖加深凸出越大，开挖至基底时最终位移量为17.1mm。另外，看出第三、第四道支撑架设时与前一工况的墙体位移差值比起第一道支撑架设与开挖至基底与前一工况的位移差值大很多，从一定角度说明了第三、第四层的土体开挖对基坑围护结构位移影响较大，故应对16m至26m深度范围的土质、围护结构强度及第三、第四道支撑轴力设计值予以关注。
结语
在基坑开挖过程中，由于坑内土体的竖向隆起量比较大，墙土间的相对位移超过了极限位移，因此墙内侧的摩阻力随深度变化呈线性增加，而且到达了极限值；而坑外土体的位移相对较小，尚未达到极限位移，因此墙外侧的摩阻力尚未达到极限值
参考文献
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论文作者:葛万运
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷24期
论文发表时间:2020/4/26
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