时间：2013-11-29 分类：交通运输
摘要：结合东莞地区深基坑实例，对本工程深基坑开挖对周边地铁车站变形及构件应力分析，制定围护结构设计方案及风险控制措施，对深基坑的施工的顺利进行及保护临近地下建(构)筑物具有一定的实际意义
关键词：深基坑,应力分析,设计方案
1、引言
在城市改造与建设中，深基坑开挖引起的周边建筑物变形问题越来越受到人们的重视。基坑开挖是一个复杂的地质工程问题。它涉及基坑自身的强度、变形和稳定性，又包含了地质环境和社会影响问题。在基坑开挖过程中，除了要注意基坑的安全，使坑内坑外的各种工程顺利进行，还要避免因土体变形造成周边建(构)筑物、地下管线及其他市政设施的破坏而造成的损失。本文结合东莞地线网控制中心基坑开挖时周边地铁车站变形及构件应力分析，制定合理的围护结构设计方案及相应的风险控制措施。
2、工程概况
拟建场地东侧为在建的东莞地铁R2线西平站，南侧为在建的莞惠线新城中心站，西平站为地下二层岛式车站，新城中心站为地下三层岛式车站，两站在拟建场地东南角呈T字换乘。东侧为东莞大道，地下室负四层外墙边线距离基地红线2.5m，距在建的地铁R2号线西平站围护结构外边约13.9m。地下一、二、三层商业开发考虑退西平站围护结构2.5m建设。南侧由于新城中心站局部围护结构已侵入基地红线，该侧地下室外墙边线距离新城中心站围护结构外边2.5m。
3、基坑概况
本方案基坑平面形状较为规则，整个基坑周长约530米，面积约17500平方米，共设四层地下室。主楼地下室底板厚900mm，核心筒地下室底板厚3000mm，垫层按200mm考虑。则本工程基坑开挖深度分别约为21m和24.5m(核心筒深坑区域)。
4、工程地质及水文地质条件
场址范围上覆地层主要为第四系全新统人工填筑土(Q4ml)，全新统冲洪积(Q4al+pl)粉质粘土、砂土，第四系残积(Qel)砂质粘性土，下伏基岩为震旦系大绀山组(Zd)混合片麻岩。
残积土及全强风化混合岩的均匀性、自稳性一般。同时具有遇水软化、崩解，强度急剧降低，自稳性差的特点;全、强风化岩与中微风化岩接触面具有上下、左右软硬不均的特点。当动水压力过大时，容易产生管涌、流土等渗透变形现象。
5、 工法及基坑支护设计方案
根据目前收集的拟建场地周边R2线西平站及莞穗线东莞新城中心站的地质资料，基坑范围局部存在砂层，基岩为混合片麻岩，混合片麻岩的残积土以及全、强风化岩层具有遇水软化、崩解，强度急剧降低的特点;全、强风化岩与中微风化岩接触面具有上下、左右软硬不均的特点。地质初勘揭示本基坑基底所处地层为<10-1>全风化混合片麻岩。考虑到地下连续墙具有刚度大、变形小、整体性好，施工技术成熟、既可挡土又可止水。为尽量减小基坑变形，保证相邻地铁车站的安全，本工程拟采用800mm厚地下连续墙围护。
连续墙插入深度原则：基底位于混合片麻岩残积层、全风化时不小于7.5m;位于强风化混合片麻岩时不小于5m;位于混合片麻岩中风化层时不小于3.0m;位于混合片麻岩微风化层时不小于1.5m。
6、基坑支护设计计算
本基坑围护结构横断面具体的设计参数如下：
本基坑围护墙变形及内力，按侧向地基上的杆系有限元法计算，计算连续墙的位移、弯矩设计。采用《理正深基坑支护结构设计软件6.5》进行模拟计算，计算结果如下：
本基坑开挖时莞惠线新城中心站及R2线西平站的土体位移及应力分析采用岩土工程有限元计算软件plaxis进行分析计算，计算结果如下
(1)基坑开挖时莞惠线新城中心站土体位移及应力分析
主要构件尺寸(mm)实配钢筋(每延米钢筋截面面积，mm)弯矩(KN·M)裂缝验算强度验算
新城中心站围护结构采用的是1000mm的地下连续墙，内衬墙800mm厚，顶板1000mm厚，中板450mm厚，底板1200mm厚，经核算本工程基坑开挖时新城中心站的围护结构及主体结构的强度、裂缝均能满足规范要求。
(1)基坑开挖时R2线西平站土体位移及应力分析
西平站围护结构采用的是800mm的地下连续墙，内衬墙700mm厚，顶板800mm厚，中板400mm厚，底板900mm厚，经核算本工程基坑开挖时西平站的围护结构及主体结构的强度、裂缝均能满足规范要求。
8、基坑施工风险控制措施
1.对局部砂层地段，在连续墙成槽之前，对基坑外侧土体采用φ600@450密排咬合旋喷桩对地层预加固，防止成槽时塌孔，危及相邻地铁站的安全。
2.对于地下室底板位于砂质粘性土或全风化混合片麻岩(具有遇水易软化崩解的性质)，设置注浆防渗墙防止渗水引起混合片麻岩残积土及全、强风化土软化崩解，通过参考已经施工的R2线试验段的工程经验，防渗墙注浆采用自上而下孔口封闭分段注浆法(前进式注浆法)。如连续墙底部已穿透全、强风化混合片麻岩层并进入中、微风化层不小于1.5m的情况，则可取消注浆防渗墙。
3.基坑施工过程中应该加强对莞惠线新城中心站及东莞R2线西平站围护结构变形监测和车站主体变形监测，相应部位监测尽量采用车站既有监测测点。还需要对新城中心站主体和西平站主体进行沉降变形监测，直至基坑施工完成;#p#分页标题#e#
9、结语
1.基坑开挖过程中必然要扰动周边土体，土体的形状及稳定性发生变化，直接影响基坑的稳定，进行合理的基坑支护设计显得尤为重要。
2.基坑支护设计过程中，不仅要对基坑支护体系进行应力分析计算，还需对临近建(构)筑物重要构件的强度、裂缝及变形进行验算，确保临近建(构)筑物的安全。
3.基坑临近建(构)筑物变形及沉降监测实测数据收集是很重要的工作，它为合理的基坑支护设计及准确预测分析周边建(构)筑物变形及沉降提供了数值依据。
参考文献：
[1] 《建筑基坑支护技术规程》(JTG 120-2012).北京：中国建筑工业出版社，2012
[2] 《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB 02-98).广州
[3] 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)北京：中国建筑工业出版社，2010
