蘭州地鐵濕陷性黃土深基坑在降低水位條件下的滲流穩(wěn)定性分析

周　勇，王曉莉，朱彥鵬，高　升

(1.蘭州理工大學(xué) 甘肅省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州　730050；2.蘭州理工大學(xué) 西部土木工程防災(zāi)減災(zāi)教育部工程研究中心，甘肅 蘭州　730050；3.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西 西安　710043)

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快與地下空間開發(fā)利用的發(fā)展，基坑工程已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究課題?；拥拈_挖深度越來越深，遇到的地下水問題也逐漸增多，基坑降低水位引起的地下水滲流對(duì)土體受力和變形有著不容忽視的影響，地下水控制已成為巖土工程中的又一大技術(shù)難點(diǎn)與熱點(diǎn)[1]。

近年來，國(guó)內(nèi)針對(duì)基坑的研究較多[2-9]，張勇等[10]利用非穩(wěn)定井流理論和土力學(xué)基本原理，探討了基坑降低水位設(shè)計(jì)中引起基坑周圍地面沉降的預(yù)測(cè)方法；周念清等[11]采用三維有限差分法對(duì)基坑降低水位進(jìn)行數(shù)值模擬，同時(shí)對(duì)基坑降低水位引起的地面沉降進(jìn)行計(jì)算，分析了基坑降低水位施工對(duì)周邊環(huán)境的影響；王超等[12]采用線性擬合控制圖法對(duì)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析并對(duì)深基坑樁錨支護(hù)體系的穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)；陳興賢等[13]采用有限元數(shù)值分析方法對(duì)深基坑降低水位三維變參數(shù)非穩(wěn)定滲流地面沉降耦合模型進(jìn)行求解，預(yù)測(cè)松散沉積層中深基坑降低水位引起地面沉降的變化特征；王建秀等[14]采用頂板逆回彈系數(shù)對(duì)由分層總和法計(jì)算的地表沉降進(jìn)行修正；周勇等[15]通過有限元法及實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)蘭州地鐵1號(hào)線某車站基坑開挖降低水位過程中地下管道的位移進(jìn)行分析，總結(jié)了管道的變形規(guī)律。前人對(duì)基坑降低水位引起地面沉降的預(yù)測(cè)方法、基本原理、基坑監(jiān)測(cè)以及降低水位對(duì)地下管道的影響均有一定的研究，研究成果較為豐富，而目前關(guān)于地鐵深基坑樁撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)的全過程監(jiān)測(cè)和降低水位滲流分析的研究較少。

蘭州市地處濕陷性黃土地區(qū)，巖土體類型變化范圍較大，水文地質(zhì)條件特殊，該市某地鐵車站的深基坑工程設(shè)計(jì)中首次采用樁撐支護(hù)體系。因此，本文以該工程為例，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并分析濕陷性黃土深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、坑周地表沉降和降低水位；采用Midas Gts軟件建立車站端頭井的三維滲流應(yīng)力耦合模型，分析車站深基坑在降低水位條件下的滲流穩(wěn)定性，以及車站深基坑分階段開挖過程中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、坑周地表沉降，并與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，積累蘭州地區(qū)地鐵車站深基坑降低水位、分布開挖、鋼支撐支護(hù)的施工經(jīng)驗(yàn)。

1　工程概況

蘭州某地鐵車站的設(shè)計(jì)里程為YCK9+691.338—YCK9+908.080，全長(zhǎng)216.742 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬21.80 m(加寬段寬22.40 m)，總高19.49 m，結(jié)構(gòu)底板埋深22.65 m，擬采用明挖順做法施工。車站結(jié)構(gòu)為地下3層；車站設(shè)置4個(gè)出入口，每側(cè)各設(shè)置2個(gè)；車站右側(cè)起點(diǎn)和終點(diǎn)處各設(shè)有3個(gè)風(fēng)井。圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁+鋼支撐支護(hù)。

1.1　工程地質(zhì)概況

該車站所在區(qū)域的地貌單元為黃河高漫灘，地形較平緩，地面高程約為1 526.26～1 529.39 m。在場(chǎng)地西南部存在水塘，塘底高程約為1 519.5 m，經(jīng)人工改造塘底已填高約10.0 m。在地質(zhì)勘測(cè)鉆探深度內(nèi)，從上往下地層依次為：人工填土、中砂、卵石1和卵石2。由于雜填土成分復(fù)雜，含有卵石、粉土、生活和建筑垃圾等，因此結(jié)構(gòu)松散，工程性能差，滲透系數(shù)大，對(duì)基坑坑壁穩(wěn)定和地面建筑地基穩(wěn)定不利。根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果，車站場(chǎng)地地層自上而下劃分為4層，各層的物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1　車站場(chǎng)地地層的物理力學(xué)指標(biāo)

1.2　水文地質(zhì)概況

該工程所在區(qū)域的氣候?qū)僦袦貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，降雨量少，年平均降水量?jī)H為293.5 mm。地下水類型屬斷陷盆地松散巖類孔隙潛水，主要賦存于卵石1和卵石2層中，是蘭州市的主要水源地。區(qū)域內(nèi)有大厚度砂卵礫石構(gòu)成的含水層，最大厚度可達(dá)316.77 m。該砂卵礫石層大致可分為2層：上部為疏松的砂礫卵石，厚度約為150 m，含水量較為豐富；下部的砂礫卵石顆粒變細(xì)，且較密實(shí)。地下水位埋深為4.37～5.51 m，相應(yīng)的地下水位高程為1 523.485～1 523.980 m。地下水位具有由南西向北東緩慢降低的趨勢(shì)。地下水位高低的變化規(guī)律與季節(jié)變化同步，水位變化幅度一般為1.0～1.5 m，高水位期約有3個(gè)月(7月—9月)，季節(jié)性變化明顯。

1.3　圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

對(duì)根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》[16]和《蘭州地鐵1號(hào)線試驗(yàn)段工程技術(shù)要求》的相關(guān)規(guī)定：基坑安全等級(jí)按一級(jí)考慮，內(nèi)力計(jì)算方法按增量法進(jìn)行計(jì)算，地面超載取20 kPa。主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ800@1 400鉆孔灌注樁+鋼支撐支護(hù)形式，樁間采用C20鋼筋網(wǎng)噴混凝土，樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，截面寬×高(b×h)=0.8 m×0.8 m?；迂Q直方向采用3道鋼支撐，第1道與第2道鋼支撐的間距為4～6 m，第2道與第3道鋼支撐的間距為2～3 m。鋼支撐采用φ609鋼管支撐，壁厚δ=16 mm，第1道鋼支撐直接支撐于冠梁預(yù)埋件上，第2和第3道鋼支撐支撐在鋼圍檁上。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，樁護(hù)壁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20；受力鋼筋采用HRB400，箍筋采用HPB300。

1.4　降低水位設(shè)計(jì)

針對(duì)該車站距離黃河較近，施工時(shí)又處于夏季，同時(shí)考慮蘭州地區(qū)具有的水泵種類等因素，共設(shè)置降水井40眼，直徑均為0.8 m；布設(shè)在主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁的外緣，降水井中心距圍護(hù)樁外緣3 m；在車站標(biāo)準(zhǔn)段，降水井的井深為30 m，間距為14～15 m；在車站端頭，降水井的井深為35 m，間距為10～11 m。

基坑周邊設(shè)置排水明溝，從降水井抽出的地下水通過場(chǎng)地兩側(cè)的排水明溝、沉淀池統(tǒng)一排放至場(chǎng)地外側(cè)的排水溝內(nèi)，然后再排入市政污水管道內(nèi)。

2　基坑監(jiān)測(cè)方案

基坑采用明挖順作法施工，2014年8月3號(hào)開始降低水位。8月24日，基坑開挖深度為1.4 m，在ZL07處安裝第1道鋼支撐；9月15日，基坑開挖深度為6.9 m，在ZL07處安裝第2道鋼支撐；9月25日，基坑開挖深度為12.9 m，在ZL07處安裝第3道鋼支撐?；娱_挖深度H較大，周邊環(huán)境復(fù)雜，所以從基坑邊緣起至基坑外周圍1.5H范圍內(nèi)為需要保護(hù)的環(huán)境。對(duì)該范圍內(nèi)的支撐體系、圍護(hù)樁和周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示，主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見表2。

圖1　基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

序號(hào)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀表測(cè)點(diǎn)位置測(cè)點(diǎn)間距測(cè)量精度允許值1樁體水平位移經(jīng)緯儀、全站儀沿基坑長(zhǎng)邊設(shè)3～4個(gè)主測(cè)面(在圍護(hù)樁上布設(shè)測(cè)點(diǎn))，在基坑長(zhǎng)短邊的中點(diǎn)、基坑陽(yáng)角(基坑突出來的部位)處增設(shè)測(cè)點(diǎn)基坑每邊不少于3個(gè)10mm≤040%H或≤50mm2樁頂垂直位移水準(zhǔn)儀同上同上10mm≤10mm3地下水位PVC管、電測(cè)水位計(jì)在基坑的四角及基坑的長(zhǎng)短邊中點(diǎn)處均增設(shè)測(cè)點(diǎn)間距20～40m，距圍護(hù)結(jié)構(gòu)外15～20m50mm4坑周地表沉降水準(zhǔn)儀基坑四周距坑邊10m范圍內(nèi)設(shè)2排，在工法變化部位增設(shè)測(cè)點(diǎn)排距30～50m點(diǎn)距5～10m10mm≤030%H5基坑底部隆起水準(zhǔn)儀根據(jù)基坑長(zhǎng)度在基坑中線處布設(shè)2～3個(gè)測(cè)點(diǎn)10mm50mm6支撐軸力軸力計(jì)、應(yīng)變計(jì)在基坑內(nèi)鋼支撐端部布設(shè)，沿主體基坑長(zhǎng)邊支撐體系每1774m布設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)10～15m015%Fs(儀器測(cè)量的相對(duì)誤差是滿量程的015%)

3　監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

限于篇幅，在此僅選擇樁體水平位移、坑周地表沉降、支撐軸力和地下水位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.1　樁體水平位移

選取車站東側(cè)端頭井CX07，CX08和CX09這3根樁的樁體水平位移進(jìn)行分析。樁體水平位移曲線如圖2所示，其中正值表示樁體向外位移，負(fù)值表示樁體向內(nèi)位移。由圖2可知：樁體水平位移均呈現(xiàn)中間增幅大、兩端增幅小的特征；在開挖過程中，圍護(hù)樁呈現(xiàn)向坑內(nèi)變形的弓形位移曲線；隨著深基坑的開挖和鋼支撐的施加，最大樁體水平位移發(fā)生的部位隨之下移；在施加鋼支撐后，樁體水平位移增加的速度有所減慢，說明鋼支撐在一定程度上可以限制樁體的水平位移。

CX09樁，樁體呈前傾型變形，樁頂水平位移最大，并且隨著深基坑開挖的深度增加，開挖面的暴露時(shí)間過長(zhǎng)，樁體在3～16 m埋深范圍內(nèi)水平位移有顯著的增加； 9月6日，樁體最大水平位移為14.07 mm，發(fā)生在深度10 m左右；9月16日，樁體最大水平位移增大到16.02 mm，發(fā)生部位下移至深度11 m左右；10月26日，樁體最大水平位移增加至28.09 mm，發(fā)生位置進(jìn)一步下移到深度12 m附近；在此過程中，樁頂水平位移從0.09 mm增加到13.30 mm，深基坑底部處的樁體水平位移始終很小，說明圍護(hù)樁5 m的嵌固深度滿足要求。

3.2　坑周地表沉降

受到場(chǎng)地觀測(cè)條件的限制，未能在坑周連續(xù)布點(diǎn)，只布設(shè)了3個(gè)地表沉降測(cè)點(diǎn)。DB15—DB17測(cè)點(diǎn)處坑周地表沉降隨測(cè)量日期的變化曲線如圖3所示，圖中負(fù)值表示沉降。由圖3可知：3個(gè)測(cè)點(diǎn)處的坑周地表沉降均不大，這是由于樁體與土體之間的相互作用控制了土體的變形；從深基坑開挖初始，地表則開始發(fā)生沉降，但量值非常小，僅為0.7 mm；隨著深基坑開挖深度的增加，到9月30日基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高處時(shí)，DB15測(cè)點(diǎn)的坑周地表沉降增至17.9 mm，在此之后3個(gè)測(cè)點(diǎn)處的坑周地表沉降趨于穩(wěn)定；最大坑周地表沉降發(fā)生在基坑邊緣，在遠(yuǎn)離深基坑坑壁延伸方向，坑周地表沉降逐漸變?。豢傮w坑周地表沉降小于地面最大沉降限值。

圖2CX07，CX08和CX09樁在不同日期時(shí)樁體水平位移的變化曲線

圖3　坑周地表沉降變化曲線

3.3　支撐軸力

選取ZL17處上、中、下3道支撐典型測(cè)點(diǎn)處的鋼支撐軸力進(jìn)行分析，其鋼支撐軸力隨測(cè)量日期的變化曲線如圖4所示。由圖4可知：8月24日第1道鋼支撐軸力的初始值為470 kN，隨著深基坑開挖，9月15日時(shí)鋼支撐軸力增大到819 kN，這是由于深基坑開挖引起迎土側(cè)土壓力增大，而土體卸載，被動(dòng)土壓力減小，樁體產(chǎn)生向基坑內(nèi)的變形，引起鋼支撐軸力增大；9月13日到9月17日，第1道鋼支撐軸力從741 kN下降到611 kN，這是由于第2道鋼支撐分擔(dān)了第1道鋼支撐承受的側(cè)壓力；自9月25日起，隨著第3道鋼支撐的安裝，第1和2道鋼支撐的軸力趨于穩(wěn)定并且保持在620 kN左右，期間軸力上下波動(dòng)，可能是由于機(jī)械施工的停歇、溫度的變化和土方開挖深度不一致等因素的影響；自10月23日第3道鋼支撐拆除以后，第2道鋼支撐軸力呈現(xiàn)明顯增大的趨勢(shì)，第1道鋼支撐軸力緩慢減小，可能是因?yàn)樯罨娱_挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，被動(dòng)土壓力較小，樁體底部位移向深基坑內(nèi)側(cè)發(fā)展，上部樁體產(chǎn)生向外側(cè)的位移。

圖4　支撐軸力變化曲線

3.4　深基坑開挖期間水位變化監(jiān)測(cè)

選取SW07，SW08，SW09，SW10，SW11和SW12這6個(gè)典型水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其水位變化量(水位變化量=本次水位-初始水位，“-”值代表水位降低)隨時(shí)間的變化曲線如圖5所示。由圖5可知：深基坑在開挖前20天開始降低水位，即從8月3日深基坑開始降低水位到8月23日深基坑開挖時(shí)為止，地下水位降低了5 m左右；整個(gè)深基坑開挖期間，其中在8月23日至10月15日，水位下降趨勢(shì)明顯并保持在深基坑開挖面以下；以后水位降低趨于穩(wěn)定并且保持在20 m左右；深基坑開挖期間地下水位波動(dòng)較大，這是因?yàn)?月至9月是本地區(qū)的高水位期且恰逢雨季。因此，為保證深基坑的安全施工，又不至于過度降低水位造成地表沉降，故根據(jù)監(jiān)測(cè)值有效控制水位降低是十分重要的。

圖5　監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位變化量隨時(shí)間的變化曲線

4　基坑開挖滲流模擬與分析

4.1　數(shù)值模型

對(duì)車站端頭井建立三維滲流應(yīng)力耦合的數(shù)值模型。在數(shù)值模型中，設(shè)置降低水位在深基坑開挖前20 d開始，在模型兩側(cè)施加初始水頭邊界(水頭值28.0 m)，對(duì)于降水井采用節(jié)點(diǎn)總水頭隨時(shí)間變化的函數(shù)進(jìn)行模擬。井中水頭隨時(shí)間變化的規(guī)律為：第0～20 d，水頭從28 m降到20 m；第20～25 d，水頭從20 m降到17 m；第25～30 d，水頭從17 m降到14 m；第30～40 d，水頭從14 m降到11 m；其后水頭一直保持在井底；這與實(shí)際降低水位過程中使泵位始終保持在一定高度是一個(gè)道理。

在數(shù)值模型中，通過激活、鈍化網(wǎng)格組實(shí)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置和深基坑開挖的過程。土體采用實(shí)體單元，圍護(hù)樁、鋼支撐、混凝土冠梁及腰梁等采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，土體選用Mohr-Coulomb彈塑性屈服準(zhǔn)則，圍護(hù)樁和內(nèi)撐采用線彈性本構(gòu)模型進(jìn)行模擬。模型四周設(shè)置法向約束，底面固定，表面為自由邊界，無約束。由于深基坑周圍施工器械和車輛作用荷載不確定，故根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，擬采用20 kPa作為深基坑四周的荷載。由此建立的有限元計(jì)算模型如圖6所示，圍護(hù)結(jié)構(gòu)單元如圖7所示。

圖6　有限元計(jì)算模型

4.2　模擬工況

先計(jì)算深基坑開挖之前土體的初始滲流場(chǎng)和在自重作用下的初始地應(yīng)力場(chǎng)，由于在深基坑開挖前地基變形已經(jīng)穩(wěn)定，因此將其位移清零，即將其在自重作用下的變形清除；再設(shè)置打入樁，施工過程中圍護(hù)樁的變形不計(jì)入基坑開挖引起的深基坑變形。具體施工步驟見表3。

圖7　圍護(hù)結(jié)構(gòu)單元

表3　深基坑開挖以及支撐支護(hù)步驟

4.3　降低水位滲流分析

選取第2步和第3步中的總水頭和孔隙水壓進(jìn)行分析?？偹^和孔隙水壓如圖8所示。

由圖8可知：深基坑未開挖時(shí)，深基坑內(nèi)外不存在水頭差，壓力水頭是由外界的滲流壓力產(chǎn)生的，水流保持平衡，孔隙水壓力呈現(xiàn)水平分布，內(nèi)外土體處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)；隨著深基坑的開挖，水平向孔隙水壓力失衡，深基坑內(nèi)外產(chǎn)生了水頭差，導(dǎo)致深基坑發(fā)生滲流作用；在深基坑底部接近圍護(hù)樁處，孔隙水壓力由深基坑外側(cè)到內(nèi)側(cè)，這是由于滲流作用使孔隙水壓力逐漸變??；隨著深基坑開挖深度的增加，深基坑內(nèi)外水壓力差增大，引起坑外向坑內(nèi)的滲流。

在坑外降低地下水位，引起有效應(yīng)力增加，進(jìn)而加大了坑周地表的沉降。因此，降低水位過程中應(yīng)密切關(guān)注坑周地表的沉降情況，避免深基坑事故的發(fā)生。

4.4　模擬結(jié)果與監(jiān)測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析

分別對(duì)考慮流固耦合、不考慮流固耦合進(jìn)行數(shù)值模擬，并與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

1)樁體水平位移

模擬結(jié)果選取CX09樁第4施工步中的樁體水平位移，實(shí)測(cè)值選取10月26日(深基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，此時(shí)樁體水平位移最大)CX09樁處的樁體水平位移，三者的對(duì)比曲線如圖9所示。

圖8　總水頭和孔隙水壓的云圖

由圖9可知：有、無考慮降低水位的樁體水平位移變化趨勢(shì)較為相似，總體上，考慮降低水位作用時(shí)的樁體水平位移明顯大于忽略地下水作用的情況，并且比監(jiān)測(cè)值大，有、無考慮水位降低條件的模擬值最大相差33%，這是因?yàn)樯罨咏档退粫r(shí)，水流對(duì)土骨架產(chǎn)生影響，導(dǎo)致樁體水平位移增大；實(shí)測(cè)的最大位移位于二者之間，說明考慮滲流的模擬結(jié)果可較好地反映深基坑四周土體的變形情況，不考慮滲流作用的模擬值偏于不安全，與馮懷平等[17]所得不考慮水位降低情況下滲流作用的結(jié)果遠(yuǎn)小于實(shí)測(cè)值的結(jié)論相吻合；模擬位移曲線與實(shí)測(cè)位移曲線的變化不完全一致，這是由于施工過程中基坑周圍環(huán)境復(fù)雜，加之可變荷載、工程機(jī)械和時(shí)間效應(yīng)等的影響，而現(xiàn)有的數(shù)值模擬方法又不能考慮周全而導(dǎo)致的。

圖9　樁體水平位移模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)值的對(duì)比分析

2)坑周地表沉降

實(shí)測(cè)值取僅有的3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的坑周地表沉降的平均值，考慮流固耦合和不考慮流固耦合的模擬結(jié)果均取距深基坑邊不同距離處的坑周地表沉降值，三者對(duì)比曲線如圖10所示。由圖10可知：實(shí)測(cè)值與模擬結(jié)果較為相近，考慮地下水影響的結(jié)果與實(shí)測(cè)值更為接近，二者最大誤差為6%；考慮地下水影響的結(jié)果比不考慮時(shí)增大28%，最大沉降量為19.6 mm，與梅源等[18]統(tǒng)計(jì)的濕陷性黃土深基坑地表最大豎向變形主要集中在0.65～2倍的圍護(hù)樁最大側(cè)向變形范圍內(nèi)吻合，這是因?yàn)楣こ探档退皇雇馏w的孔隙水壓力降低，土體固結(jié)，產(chǎn)生沉降；由于地下水的抽取形成抽水漏斗，其地下水源的補(bǔ)給，使坑周地表沉降整體呈現(xiàn)拋物線形；距離深基坑邊緣50 m以外依然有沉降發(fā)生，最大沉降范圍在距樁體20 m以內(nèi)。

圖10　基坑坑周地表沉降

3)深基坑底部隆起

數(shù)值模擬的深基坑底部隆起量曲線圖如圖11所示。由圖11可知：無論是否考慮地下水的影響，深基坑底部隆起曲線均呈現(xiàn)相似的變形規(guī)律，即在深基坑對(duì)稱面上坑底隆起最大，在深基坑坑底圍護(hù)樁附近坑底兩側(cè)底部隆起最小，且沿坑底兩側(cè)向中心增大，此處曲率最大。這是因?yàn)榭拥茁∑鹗怯缮罨娱_挖卸載回彈引起的，而圍護(hù)樁與土體作用產(chǎn)生的摩阻力又減小了圍護(hù)樁附近的坑底隆起。

圖11　深基坑底部隆起曲線

5　結(jié)　論

(1)在考慮水位降低條件下進(jìn)行深基坑開挖，樁體變形表現(xiàn)出中間增幅大，兩端增幅小的特征，

最大水平位移點(diǎn)在開挖面附近。隨著開挖深度的增加，樁體受到的主動(dòng)土壓力增加，被動(dòng)土壓力減小，并且開挖的深度越大，樁體水平位移越大，最大值出現(xiàn)在深基坑開挖深度的1/2至2/3處。

(2)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，鋼支撐的拆除對(duì)相鄰鋼支撐的軸力有較大影響。因此為防止由于支撐軸力的突然增大而引發(fā)深基坑破壞，應(yīng)合理設(shè)計(jì)拆除方案，時(shí)刻關(guān)注支撐拆除對(duì)鄰近支撐軸力的影響，降低由此引發(fā)的危險(xiǎn)。

(3)孔隙水壓力在深基坑底部圍護(hù)樁附近呈現(xiàn)由坑內(nèi)向坑外增大趨勢(shì)。在深基坑內(nèi)側(cè)降低水位可減小滲透水壓力對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；在深基坑外側(cè)降低水位則會(huì)導(dǎo)致有效應(yīng)力增加，加大地面沉降。

(4)數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果較為接近，有、無考慮水位降低條件的坑周地表沉降和坑底隆起曲線大致相同，但考慮水位降低條件下的樁體水平位移模擬結(jié)果較大；說明考慮深基坑降低水位作用使模擬結(jié)果偏于安全。

(5)采用鉆孔灌注樁加鋼支撐這種支護(hù)方案可有效地控制樁體水平位移及坑周地表沉降，實(shí)測(cè)的最大樁體水平位移在25～33 mm之間，小于50 mm的允許值，此支護(hù)類型適用于蘭州這樣地處濕陷性黃土地區(qū)的類似地鐵深基坑工程的施工。

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