宁波软土地区车站深基坑变形特征分析

【摘 要】 本文通过对宁波地铁段塘客运站深基坑的变形实测数据分析，探讨了软土地区深基坑的变形特性，为今后类似工程的设计和施工提供参考。

【关键词】 软土 深基坑 变形特征分析

宁波是典型的沿海软土城市，地铁车站多采用地下深埋式结构，大多邻近已有建（构）筑物、地下管线设施等。深基坑开挖引起周围地层地下水位和土体应力状态的改变， 产生较大的围护结构变形和地面沉降。本文以宁波地铁段塘客运站为例进行分析。

1 工程简介

1.1 工程概况

段塘客运站为地下二层岛式车站，采用明挖顺作法施工，长179m，端头井宽24.5m，标准段宽20.2m。围护结构为地下连续墙，最大开挖深度约18.2m，最大墙深约38.4m。除第一道采用钢筋混凝土支撑外，其余第2～5道均采用钢管支撑。

1.2 地质条件

宁波城区地势平坦，属冲湖积平原。段塘客运站底板位于⑤1层粉质粘土上，连续墙墙趾进入⑤4层或⑥1层。该层具有“杂填土厚，压缩性高，强度低，灵敏度高，透水性差，局部易液化”等特点。

1.3 水文条件

宁波平原属甬江水系，孔隙潜水赋存于场区的表部填土和浅部粘土、淤泥质土层之中，而③层含有浅部孔隙承压水，⑤及⑥层含有第I-1层孔隙承压水。

2 选择典型监测点

根据现场情况，选择Q8、Q9、Q12、Q13为围护结构深层水平位移监测点，深度约30m。其中，Q8、Q9位于基坑东侧一级和二级保护等级交接处，Q12、Q13基坑西侧一级和二级保护等级交接处；选择Q14、Q15、Q16、Q17、Q18为土体深层水平位移监测点。其中，测点 Q14、Q15为基坑西侧，测点Q16、Q17、Q18三点位于坑外同一断面（距坑边由近及远），且位于基坑一级和二级保护等级交接处。

仪器选用美国SLOPE INDICATOR 公司双向测斜仪及DATA MATE 数据采集仪等。

3 监测结果分析

3.1 围护结构深层水平侧向位移

根据下列公式进行围护结构深层水平位移计算：

式中：ΔXi—i深度的累计位移（精确至0.1mm）；

Xi—i深度的本次累计偏移值（mm）；Xi0—i深度的初始累计偏移值（mm）；

Aj—仪器在0°方向的读数；Bj—仪器在180°方向的读数；

C—探头的标定系数；L—探头的长度（mm）；αj—倾角。

因首道支撑采用钢筋混凝土支撑，围护结构顶部水平侧移小。随着土体下挖，围护结构水平侧移迅速增大，最大侧移点也随着开挖下移，水平位移表现为向坑内凸鼓形（图1）。

3.2 坑外土体侧向位移

坑外土体侧向位移与围护体结构深层水平位移监测一致。坑外土体最大侧向位移sh，max与H的关系如图2（a）所示。开挖至坑底时，sh，max= 34.7mm （Q15测点）。从监测结果知， Q16测点侧移最大， Q17测点次之，Q18测点最小，表明距基坑越远影响越小。sh，max一般介于（0.23% H-17）～ 0.23%H ，并不明显小于围护结构的最大侧移，可能是由于本工程基坑开挖面正好位于淤泥质粘土层。这层土具有明显的流变特性，土体的应力释放及土体的扰动对基坑周边软土层变形的影响较大。

坑外土体最大侧移点深度Hs，max与开挖深度H的关系如图2（b）所示。浅层土体开挖阶段，Hs，max一般位于开挖面以下（ Q18点例外），且基本保持在深度11m左右，当H>13m，Hs，max逐步接近开挖面，Hs，max 一般介于（ H-3）～（H+7）m，即开挖面以上3m 至开挖面以下7m。

3.3 地表沉降

测点布置范围为基坑开挖深度的3倍以内，根据下列公式进行地表沉降计算：

式中：h-闭合差（mm）；

Σh测-观测计算的高程（m）；

бi-第i个测段的高差的改正数（mm）； i-测站数。

最大沉降与开挖深度关系的影响因素多，除降水引起土体固结变形外，基坑开挖卸荷效应是引起围护结构变形和地表沉降的主要原因。数据点有限且离散性较大，一般v，max=（0.4～1.0）h，max。见图3。

图3 最大地表沉降与围护结构最大侧移的

关系

4 结论

（1）基坑围护结构最大侧移为基坑开挖深度的0.04%～0.6% ，平均值为0.3%。向坑内深层凸鼓形，最大侧移点深度一般位于开挖面以上1.5m 至开挖面以下7m 范围。

（2）最大地表沉降为开挖深度的0.05% ～0.7%，为围护结构最大侧向变形的0.4～1.0倍。围护结构侧向变形与地表沉降均随着开挖深度的增加线性增加，开挖至坑底后两种变形几乎不再增加。

（3）在有严格变形控制要求的条件下，软土地区采用地下连续墙及旋喷桩止水帷幕可明显减小基坑施工对周边环境的影响。

参考文献

[1] 《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50 497-2009）.

[2] 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

[3] 浙江省标准《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2000）

[4] 《宁波轨道交通2号线一期工程施工图设计-段塘客运站》第四篇车站工程 第七册 段塘客运站[M].宁波：北京城建设计研究总院有限责任公司，2010年10月

[5] 《宁波轨道交通2号线一期勘察KC211标段段塘客运站岩土工程勘察报告》[M].宁波：（正式搞）M2-KC211-X-S7 浙江省工程勘察院，2010.9

[6] 侯学渊 杨敏 ，《软土地基变形控制设计理论和工程实践》[ M]， 上海： 同济大学出版社， 1996

[7] 徐中华.上海地区支护结构与主体地下结构相结合的深基坑变形性状研究[M].上海： 上海交通大学土木工程系， 2007