軟土場地某地鐵站明挖施工對地面沉降影響研究

王濤龍

（身份證號：62230119850703635X）

軟土場地某地鐵站明挖施工對地面沉降影響研究

王濤龍

（身份證號：62230119850703635X）

在我國現(xiàn)代化城市建設(shè)的進程中，地鐵線路的規(guī)劃建設(shè)已經(jīng)曾為一項重要的工程項目，地鐵已經(jīng)在一定程度上展示著一座城市的文明。但是隨著工程建設(shè)的推進，在一定程度上對軟土環(huán)境造成了很大影響。本文通過對地鐵工程的全面研究，針對在基坑開挖過程中對周邊地質(zhì)環(huán)境造成的影響進行了系統(tǒng)探討，并針對其對地面沉降產(chǎn)生的影響進行了系統(tǒng)闡述。

軟土場地；地鐵工程；地面沉降

前言：在城市工程的系統(tǒng)建設(shè)過程中，地鐵工程已經(jīng)逐漸成為城市交通中必不可少的項目工程，并且隨著工程規(guī)模的擴大，對人們出行和生活產(chǎn)生一系列影響。但是這一工程在推進過程中，逐漸顯現(xiàn)出了對軟土地面的影響，隨著工程數(shù)量的增加，這一影響在進一步擴大。在這種情況下，針對地鐵工程對軟土場地產(chǎn)生的具體影響進行研究，就成為一件必要的事情。

一、軟土的主要性質(zhì)

我國軟土主要在沿海地區(qū)分布，從地理區(qū)域上進行劃分主要分為以下幾區(qū)[1]。首先是珠江三角洲地區(qū)軟土，其次是深圳地區(qū)軟土，再次是福建沿海軟土，最后是浙江沿海軟土，除此之外，還有上海軟土、天津軟土以及連云港軟土等。在浙江寧波的附近地區(qū)的軟土區(qū)，是比較有代表性的軟土區(qū)域，厚層軟土在這一區(qū)域有著較大的覆蓋面積。寧波的軟土區(qū)有著較為典型的軟土土質(zhì)，其中不僅有海綿結(jié)構(gòu)，同時還有層理結(jié)構(gòu)，厚層狀軟土有著極高的壓縮性，在天然含水量以及天然孔隙比等方面的參數(shù)都較為典型，不僅壓縮性較高，同時還有著較高的靈敏度。在這樣的土質(zhì)環(huán)境中，不僅強度不高，而且還有著極強的透水性，在這種情況下將會發(fā)生較為嚴重的地面沉降。這一地區(qū)的軟土不僅厚度很大，同時分布也十分廣泛。在這種情況下進行地鐵工程施工，將會在巖土工程方面出現(xiàn)很多問題。

首先軟土層的廣泛分布，將會引起嚴重的地面沉降[2]。這在寧波地區(qū)已經(jīng)形成了大規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害，在這種情況下，城市地下結(jié)構(gòu)將會受到嚴重影響，并且會發(fā)生持續(xù)性的沉降。如果任由這種沉降狀態(tài)長期存在，將會在一定程度上損害到地鐵管線，使得管片裂隙逐漸增加，工程將會出現(xiàn)嚴重的滲水現(xiàn)象，更嚴重的甚至有可能在透水的情況下出現(xiàn)災(zāi)害事故。

其次，在針對深基坑工程進行具體開挖過程中，需要使得基坑工程保持在穩(wěn)定狀態(tài)，同時周邊建筑物也不能夠受到影響，地下設(shè)施的安全也需要進行保證，在這種情況下進行支護結(jié)構(gòu)的設(shè)置將需要投入高成本的資金，并且將會存在很大程度的風險。

再次，在針對軟土層的進行具體的盾構(gòu)施工過程中，施工將會產(chǎn)生一定程度的擾動，使得土體呈現(xiàn)程度較大的沉降，這樣一來地下設(shè)施將會受到嚴重影響，在此基礎(chǔ)上還將會對地鐵構(gòu)成一定程度的安全威脅。

最后，軟土地區(qū)的土質(zhì)，不能夠形成較大程度的摩擦阻力[3]。面對這種情況，必須在進行支護結(jié)構(gòu)設(shè)置過程中，增加支護深度，在這種情況下，工程造價將會無形中增加。

二、地下連續(xù)墻支護體系設(shè)計

在針對地下連續(xù)墻進行具體的支護體系設(shè)計過程中，有著常規(guī)的支護結(jié)構(gòu)標準，第一，在針對基坑工程進行具體的開挖操作中，需要維護地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，使得支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)能夠在一定程度上保持堅固。第二，在針對當下結(jié)構(gòu)進行具體的開挖施工時，使得基坑工程內(nèi)部能夠在含水量方面保持在標準參數(shù)范圍內(nèi)[4]。最后如果支護結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，需要保證整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)能夠控制在標準范圍內(nèi)，從而確保結(jié)構(gòu)系統(tǒng)能夠穩(wěn)固安全。在以上條件都能夠符合相關(guān)標準的情況下，整個地下基坑工程才能夠在具體施工過程中，避免對周邊環(huán)境造成一定程度的破壞，從而保證相關(guān)設(shè)施和基坑能夠不受到損害。

三、有限元基本理論

在有限元的理論體系中，能夠針對非線性問題以及復(fù)雜邊界問題進行具體處理，同時還能夠?qū)⒎蔷|(zhì)問題進行有效解決。從專業(yè)角度來講，巖土工程存在著幾個方面的結(jié)構(gòu)特征：首先，地應(yīng)力場存在著一定的獨立性，不依托于結(jié)構(gòu)體系存在，即使不對工程進行具體的問題分析，應(yīng)力同樣會在土層中存在，并且土體不會發(fā)生位移。其次只有應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)之間才會在土體中存在著復(fù)雜的關(guān)系，并且存在著極為明顯的非線性特征。針對不同類型的土質(zhì)條件，或者更為復(fù)雜的巖土工程問題，利用有限元理論都能夠進行妥善解決。在這種情況下，針對地鐵工程的巖土工程問題利用有限元理論，已經(jīng)逐漸成為重要的手段。

從現(xiàn)實狀況來看，利用三維有限元將會花費太長的時間進行計算，因此這種方式只有在進行特殊工程時，才能夠得到應(yīng)用。然而通過二維有限元的方式，將能夠使得基坑工程的問題得到簡化，用處理平面問題的方式進行具體處理。但是二維有限元只有針對基坑中部才能夠得到更加精確的結(jié)果，在針對邊緣部位時將會產(chǎn)生較大程度的誤差。在三維模型中針對基坑工程需要對空間的尺寸效應(yīng)進行充分考慮，并且作出科學合理的選擇?；庸こ讨挟a(chǎn)生最大位移的位置，通常情況下都處于基坑工程的中間部位，在坑角附近的位置較少出現(xiàn)大幅度位移，針對這種情況利用二維模型，同樣能夠取得理想的精準效果。

四、兩種模型結(jié)果差異產(chǎn)生原因以及驗證

4.1 土體沉降比較和驗證

通過相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)能夠明確得知，標準的最大沉降值與實測值之間存在著一定程度的誤差，實測值通常大于標準值，在這種情況下，模型才算是整體上趨于合理。但是在模型中各方面條件都過于標準化和理想化，能夠做出均勻的土層劃分，但是在實際情況中，地下工程會與周邊建筑之間產(chǎn)生一定程度的荷載或者動載作用，在這種情況下，實測值將會大于計算值。在這種情況下，二維模型將會展現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，更接近真實沉降。

4.2 基坑隆起比較和驗證

在針對基坑隆起進行具體比較過程中，兩種模型之間相差無幾，最大隆起的計算值都小于實測值，在這種情況下，模型才算合理，并且兩種模型之間在計算結(jié)果上相差無幾。這在一定程度上說明，二維模型能夠?qū)嶋H工程起到很好的模擬效果。

4.3 連續(xù)墻水平位移比較和驗證

在針對地下連續(xù)墻進行水平位移方面的具體比較過程中，實測數(shù)值要大于計算數(shù)值，這樣的模型才是合理的。但是在模型系統(tǒng)中，地下連續(xù)墻是作為一項系統(tǒng)的整體存在著，并沒有將分解特性展現(xiàn)出來，并且地下連續(xù)墻在模型中的剛度被假設(shè)在均勻狀態(tài)，忽視了施工過程中無可避免的誤差，在這種情況下針對工程剛度的計算值要大于工程剛度的實際值，所以地下連續(xù)墻在模型中，產(chǎn)生的變形更小。在地下連續(xù)墻的水平位移上，二維模型的數(shù)值比三維模型的數(shù)值大，這在一定程度上說明了在二維模型中，忽視了地下連續(xù)墻的整體性，但是在三維模型系統(tǒng)中，關(guān)注到了這一點，并且強調(diào)了連續(xù)墻的閉合整體性。在這種情況下，三維模型能夠表現(xiàn)出更加優(yōu)越的承載性能，并且產(chǎn)生的形變相對較小。

結(jié)語：在軟土場地中進行地鐵工程的具體開挖工作，將會對周邊環(huán)境造成一定程度的影響，同時還將產(chǎn)生一定程度的地面沉降，這將會對地下工程造成較為嚴重的結(jié)構(gòu)破壞。在這種情況下，通過地下支護的方式進行維護，是一種較為有效的措施，通過模型針對工程狀況進行具體計算，將能夠得到精確客觀的數(shù)據(jù)，從而保證地鐵工程能夠在科學數(shù)據(jù)的指引下進行。在這種情況下，就需要針對不同的工程情況，選擇針對性的模型進行計算。

[1]宋曉東.軟土場地某地鐵站明挖施工隊地面沉降影響研究[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2012，2（12）：10-13.

[2]張偉.軟土場地某地鐵站基坑施工降水對地面沉降影響研究[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2014，2（06）：20-25.

U45

B

1007-6344（2015）08-0307-01