無水砂卵石地層車站主體基坑樁體變形特征

鄭慧峰

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，北京102600）

0 引言

基坑工程施工快捷、對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，是地鐵車站建設(shè)的主要方式。但較大的開挖面積及深度，也增加了其自身風(fēng)險和對周邊環(huán)境的影響。為保障基坑自身安全及周邊環(huán)境的安全，合理控制變形，需深入研究基坑變形的重要指標(biāo)——樁體變形。

雖然已對杭州、上海等軟土地區(qū)及北京等砂卵石、黏土地區(qū)的基坑工程實(shí)測資料進(jìn)行了深入研究，但由于烏魯木齊開展地鐵建設(shè)較晚，針對烏魯木齊市砂卵石地區(qū)基坑工程樁體變形統(tǒng)計分析未見發(fā)表，所以本文對烏魯木齊地鐵1號線北段無水砂卵石地層車站主體基坑工程樁體變形實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析和變形特征研究。研究成果可對烏魯木齊后續(xù)地鐵車站主體基坑建設(shè)過程中安全狀態(tài)評估提供參照。

1 案例情況

本文案例為烏魯木齊地鐵1號線北段采用樁撐支護(hù)形式的車站主體明挖基坑。本文監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于烏魯木齊地鐵1號線北段車站主體基坑樁頂和樁體水平位移的監(jiān)測成果報表，通過對監(jiān)測成果報表中的樁頂、樁體水平位移最大值發(fā)生位置的統(tǒng)計分析，得出樁體變形特征。監(jiān)測成果報表由獨(dú)立的第三方監(jiān)測單位提供，可靠度較高。

2 變形量分布

2.1 樁頂水平位移

樁頂水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖1和表1所示。

由圖1 和表1 可知，樁頂水平位移向基坑外變形量為-0.1mm~7.6mm，平均值為-2.7mm，向基坑內(nèi)變形量為0.2mm~15.7mm，平均值為4.2mm。樁頂水平位移監(jiān)測值分布形態(tài)近似正態(tài)分布，以向基坑內(nèi)變形為主。

表1 樁頂水平位移統(tǒng)計結(jié)果

圖1 樁頂水平位移分布頻率直方圖

2.2 樁體水平位移

樁體水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果如圖2和表2所示。

表2 樁體水平位移統(tǒng)計結(jié)果

圖2 樁體水平位移分布頻率直方圖

由圖2 和表2 可知，樁體水平位移變形量為1.73mm~17.99mm，平均值為7.91mm，樁體最大水平位移朝向基坑內(nèi)。個別圍護(hù)樁體局部向基坑外變形，變形量較小，多見于鋼支撐部位，推斷原因是，在支撐作用下基坑側(cè)壁土體受擠壓作用向樁間部位變形。

3 樁體變形特征

3.1 樁頂水平位移

由圖3可知無水砂卵石地層基坑樁頂水平位移值約為樁最大水平位移值的0.59倍，樁最大水平位移值為樁頂水平位移值與樁體水平位移值中的大值。

圖3 樁頂位移與樁向基坑內(nèi)位移占比關(guān)系

圖4為樁頂水平位移與基坑開挖深度之間的關(guān)系。無水砂卵石地層基坑工程樁頂水平位移向基坑內(nèi)最大變形量約為基坑深度的0.07%，平均值約為0.03%；向基坑外最大變形量約為基坑深度的0.04%，平均值約為0.02%。

圖4 樁頂水平位移與基坑深度的關(guān)系

3.2 樁體水平位移

樁體向基坑內(nèi)水平位移見圖5。由圖5可知，樁體水平位移變形最大值非常接近樁的最大水平位移變形值，達(dá)到了98%，可以認(rèn)為烏魯木齊無水砂卵石地層基坑工程中的樁體水平位移即為樁的最大水平位移。

圖5 樁體向基坑內(nèi)水平位移

樁體水平位移與基坑深度的關(guān)系見圖6。由圖6可知，烏魯木齊無水砂卵石地層基坑工程樁體向基坑內(nèi)水平位移最大值約為基坑開挖深度的0.10%，平均值約為0.045%。

圖6 樁體水平位移與基坑深度的關(guān)系

樁體最大變形位置見圖7。由圖7可知，烏魯木齊無水砂卵石地層基坑工程樁體向基坑內(nèi)產(chǎn)生最大變形的位置通常在基坑深度中部位置，最大值約為0.7H，平均值約為0.55H。

圖7 樁體最大變形位置

4 結(jié)束語

通過對烏魯木齊地鐵1號線北段無水砂卵石地層車站主體基坑工程樁體水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，得出如下結(jié)論：

（1）樁頂水平位移向基坑外變形量為-0.1mm~7.6mm，平均值為-2.7mm，向基坑內(nèi)變形量為0.2mm~15.7mm，平均值為4.2mm；樁體水平位移變形量為1.73mm~17.99mm，平均值為7.91mm，樁體最大水平位移均朝向基坑內(nèi)。

（2）圍護(hù)樁以樁體變形為主，樁體水平位移平均值約為樁最大水平位移的0.98倍，樁頂水平位移的平均值約為樁最大水平位移的0.59倍。

（3）無水砂卵石地層基坑工程樁頂水平位移向基坑內(nèi)最大變形量約為基坑深度的0.07%，平均值約為0.03%；向基坑外最大變形量約為基坑深度的0.04%，平均值約為0.02%。

（4）烏魯木齊無水砂卵石地層基坑工程樁體向基坑內(nèi)水平位移最大值約為基坑開挖深度的0.10%，平均值約為0.045%。

（5）烏魯木齊無水砂卵石地層基坑工程樁體向基坑內(nèi)產(chǎn)生最大變形的位置通常在基坑深度中部位置，最大值約為0.7H，平均值約為0.55H。