1、地铁车站施工变形模拟与现场监测摘要：在地铁施工中，变形监测是非常重要的一项工作，其目的是掌握结构的受力状态与变形状态，掌握基坑、隧道周围环境的稳定状态，保证工程本身及周边环境安全。本文以大连地铁香工街站基坑开挖为例，阐述了地铁车站基坑开挖施工变形模拟与现场监测。 关键词：变形监测；变形模拟；现场监测 中图分类号： U213.2+13 文献标识码： A 文章编号： 1.地质情况 大连地铁香工街站，地貌为剥蚀低丘陵，场地地形较为平坦，地面高程 15.4117.70m。车站范围内上覆第四系人工堆积层(Q4 ml)，第四系上更新统坡洪积粉质粘土层、碎石层(Q3 dl+pl)， 下伏震旦系长岭子组钙质板
2、岩(Zwhc)，中生代燕山期辉绿岩()。地质断面图如下： 车站位置地下水按赋存条件主要为基岩裂隙水。基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙中。地下水位埋深 3.6013.40m，水位高程 4.9314.22m。年水位变幅约 13 米。地下水无化学侵蚀，为淡水。 表 1. 岩土体物理力学参数推荐值一览表 表 2.基坑支护参数 2.基坑开挖建模 Midas 三维地铁基坑开挖建模，取其中地质较差地段进行建模分析。此处地段地层基本参数为：基坑宽 14 米，高 15.5 米，由于大于 3 倍隧道跨径的岩土对隧道几乎没有影响，基坑建模两边各取 30 米，即模型宽74 米。模型高 40 米。由于模型网格比较多，故先建
3、立三根桩进行分析，基坑纵向取 6 米，分 5 步开挖，每步开挖基本按照地层高度开挖。根据工程概况，确定土层属性。 表 3.开挖及支撑步序 施工工艺采用五步开挖，设置四层支撑：其中第一道为砼支撑，余下三道为钢支撑。由 基坑设计规范基坑变形控制保护等级为一级，基坑最大沉降量0.15%H，最大水平位移0.15%H，且3cm，两者取小者。建模完成由软件计算，现分析每步开挖的情况。 第一步开挖： 表 4. 最大位移值表 根据规范，最大水平位移为 15%H=3.15cm 且小于 3cm，两者取小值。由上表得第一步开挖 X 方向、Z 方向位移符合规范。横向位移发生在基坑开挖两侧，由于有支撑的作用，故其位移量
4、很小，竖向最大位移发生在基坑底部，为正值，即基坑底部土体受侧压向上隆起。 第二步开挖： 表 5.最大位移值表 根据规范，最大水平位移为 15%H=3.15cm 且小于 3cm，两者取小值。由上表得第二步开挖 X 方向位移符合规范，且与第一步开挖相对比，位移增加量不大；Z 方向位移有 2.1%超过规范值 5mm，应注意加强防范。横向最大位移发生在基坑开挖两侧靠下侧，由于有支撑的作用，故其位移量很小，竖向最大位移发生在基坑底部，为正值，及基坑底部土体受测压向上涌起。 第三步开挖： 表 6.最大位移值表 根据规范，最大水平位移为 15%H=3.15cm 且小于 3cm，两者取小值。由上表得第三步开挖
5、 X 方向、Z 方向位移符合规范，且与上一步开挖相比，位移增加量不大且竖向位移减小。因为基坑上部为粘性土，土质较松软，下部为钙质板岩，土质较坚硬，故其位移量减小。 第四步开挖： 表 7.最大位移值表 根据规范，最大水平位移为 15%H=3.15cm 且小于 3cm，两者取小值。由上表得第四步开挖 X 方向、Z 方向位移符合规范，且与上一步开挖相对比，位移增加量不大。 第五步开挖： 表 8.最大位移值表 根据规范，最大水平位移为 15%H=3.15cm 且小于 3cm，两者取小值。由上表得第五步开挖 X 方向、Z 方向位移符合规范，且与上一步开挖相对比，位移增加量不大，结构趋向稳定。 3.现场检
6、测情况 根据计算结果，随着开挖深度的加深，位移在增加，但随着支撑的增加，位移的增加量在减少，且位移最大步超过规范要求值，如下图所示： 表 9.支撑内力图 由图可知，Z 方向位移在随着开挖深度的增加先增大后减少。先增大是因为基坑上部为粘性土，土质较松软，初步开挖时，由于两侧土体的挤压，中间土体向上隆起。随着开挖、支护的进行，隆起土体逐渐减少，且随着土体性质而改变，基坑下部土体为板岩，土质较好，故其位移减少。位移的变化趋势与现场实测数据反映一致。钢支撑轴力监测值在一个施工阶段内较稳定，各个施工过程的变化趋势与数值计算的结果基本吻合。 4.结论 通过现场检测与数值模拟对比可知施工设计安全可靠，且地表沉降控制在安全范围内，施工过程积累的施工、测量、监控等经验具有一定的实用性，值得推广与借鉴。 【参考文献】 1朱合华地下建筑结构中国建筑工业出版社 2005 年 12 月 2刘成宇土力学中国铁道出版社，2009 年 2 月 3叶见曙结构设计原理人民交通出版社，2009 年 6 月 4刘国彬,王卫东基坑工程手册北京:中国建筑工业出版社，2009
