紧邻大直径盾构隧道的基坑开挖实测分析_杨子凡.pdf

第 5 卷第 1 期 地 基 处 理 Vol.5 No.1 2023 年 1 月 Journal of Ground Improvement Jan.2023 紧邻大直径盾构隧道的基坑开挖实测分析 杨子凡1，陈韩鑫2，罗敏敏2*（1.中海兴业（西安）有限公司，陕西 西安 710061；2.浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州 310028）摘 要：基于杭州某紧邻大直径盾构隧道的基坑工程，通过实测数据分析了基坑开挖过程中的变形性状规律。结果表明，基坑开挖过程中深层土体侧移曲线呈弓形分布，且侧移量的大小具有长边与空间效应，开挖影响程度沿远离基坑坑角的方向逐渐衰减；开挖工后周围地层流变和支撑应力松弛具有明显的时间效应，扰动影响不容忽视；周围地表沉降沿基坑向外和沿基坑长边方向均呈“凹槽”分布模式，且基坑长边中部距基坑 1.0 倍开挖深度范围的地表变形沉降最大；基坑开挖卸荷，导致坑底土体隆起变形，带动围护结构上移，建议尽量缩短基坑开挖过程中的暴露时间，尤其是深层土体，尽快架设支撑以及浇筑底板，可有效抑制隆起与侧向变形。关键词：基坑；隧道；变形性状；实测分析；时空效应；扰动 中图分类号：TU94 文献标识码：A 文章编号：20967195(2023)01006709 Analysis of the measurements of excavation adjacent to large-diameter shield tunnel YANG Zi-fan1,CHEN Han-xin2,LUO Min-min2*（1.Zhonghai Xingye(Xian)Co.,Ltd.,Xian 710061,Shaanxi,China;2.The Architectural Design and Research Institute of Zhejiang University Co.,Ltd.,Hangzhou 310028,Zhejiang,China）Abstract:Based on a foundation pit project adjacent to a large-diameter shield tunnel in Hangzhou,the deformation behavior of the excavation is analyzed through measured data.The results show that the lateral displacement curve of the deep soil is in a bow-shaped distribution during the excavation.Moreover,the amount of the lateral displacement has long-side and spatial effects,and during excavation the influence gradually decreases along the direction away from the corner of the foundation pit.After the excavation,the rheology of the surrounding formation and the relaxation of the supporting stress have obvious time effects,and during exaction the influence of disturbance cannot be ignored.The surrounding ground settlement has a groove distribution pattern along the outward direction and along the long side of the foundation pit.And the ground settlement in the middle part of the long side of the excavation is the largest in the range of 1.0 times the excavation depth.The unloading results in the uplift deformation of the soil at the bottom of the pit,which drives the upward movement of the retaining structure.It is recommended to minimize the exposure time during the excavation,especially for deep soils.Erection of supports and pouring of the floor as soon as possible can effectively restrain uplift and lateral deformation.Key words:foundation pit;tunnel;deformation behavior;measurement analysis;time-space effect;disturbance0 引 言 随着城市化进程的加快，用地紧张的问题日益严重，地下空间的开发利用越来越多。基坑工程的周边环境趋于复杂化，经常会出现两个甚至多个地下工程间距过近的情况，尤其在城市隧道建设过程中，此类现象更是屡见不鲜1-2。现阶段，有关基坑工程施工环境效应的影响研究中较有代表的研究方法包括数值法3-4 以及现场实测分析法5-7。张明远等4 通过有限元软件模拟了基坑动态施工全过程，提出逆作法相对于顺作法。施工会明显减小基坑围护结构的侧向位移与 收稿日期：2022-01-22 作者简介：杨子凡（1994），男，陕西渭南人，硕士，主要从事建筑项目现场管理及施工技术研究工作。E-mail:。*通信作者：罗敏敏（1988），男，浙江绍兴人，博士，主要从事岩土工程设计及岩土工程测试。E-mail:。DOI:10.3785/j.issn.2096-7195.2023.01.010 68 地 基 处 理 2023年1月 紧邻盾构隧道的水平位移。丁智等7 分析了邻近隧道基坑开挖全过程的深层土体侧向位移与邻近盾构隧道变形的关系，得出了土体最大水平位移与隧道变形在小范围内呈线性比例的结论。张治国等8结合运营隧道以及基坑围护结构监测数据，分析了基坑不同开挖阶段周边地表沉降、地下连续墙变形等的规律和特点。杨庆光等9 基于影像源法，研究了基坑围护结构侧向变形引起的坑外土体侧移与沉降计算方法。程康等10 结合工程实测数据分析了某深大基坑开挖全过程中的地连墙隆沉及挠曲变形、地连墙墙体应力、立柱隆沉、支撑轴力、土压力、地表沉降等的发展演变规律。林之航11 基于监测数据，讨论了上软下硬地层中基坑开挖引起的围护结构位移、支撑轴力、立柱隆沉、地表沉降规律，并着重分析了其空间效应。较之于数值模拟，现场实测分析更能直观反映实际工程。本文以杭州某邻近大直径盾构隧道的基坑工程为背景，根据实测数据，分析了基坑开挖过程中深层土体水平位移、支撑轴力、围护结构顶部隆沉位移、地表沉降以及地下水位和孔隙水压力的变化规律，可为今后同类型工程的设计、施工与研究提供一定的参考。1 工程概况 1.1 项目概况 江汉路站是杭州地铁 6 号线一期工程的中间站，车站位于杭州市滨江区江南大道与江汉路路口，沿江南大道呈东西向布置。车站附属结构包括4 个出入口、1 个消防疏散口和 2 组风亭，均为地 下一层闭合框架结构。其中 2 号风亭和 A 出入口邻近大盾构北线，采用明挖法施工，平面相对位置关系如图 1 所示。A 出入口基坑深度 10.313.6 m，2号风亭基坑深度 10.212.2 m，均采用 800 mm 厚35.0 m 深的地下连续墙结合一道混凝土支撑+两道钢支撑的围护与支护形式。A 出入口地连墙距离大盾构北线最小侧向净距约 2.4 m，2 号风亭地连墙距离大盾构北线最小侧向净距约 1.7 m，相对位置关系剖面如图 1 所示。由于盾构隧道距离基坑很近，因此在基坑底部一定深度范围内采取了旋喷桩坑底加固措施。1.2 工程地质与水文条件 车站附属结构基坑开挖深度范围内的土层主要为砂质粉土、砂质粉土夹粉砂、粉砂和淤泥质 粉质黏土。孔隙性潜水主要赋存于场区表层的 填土、砂质粉土、粉砂中；孔隙承压水分布于场区下部的粉砂和圆砾，水量较丰富；隔水层为场区上部的淤泥质土和黏土层；基岩裂隙水主要赋存于 场区深部的风化基岩中。主要地层分布情况如图 2所示。1.3 基坑施工工况 本次基坑开挖之前，大直径盾构隧道已施工完成，且前后施工间隔较短。考虑到大盾构施工已对车站基坑周围土体造成了一定扰动，为避免多次扰动影响，减小车站附属结构基坑开挖对大盾构隧道的影响，基坑采用分层、分段、对称、限时开挖，遵循“先撑后挖、限时支撑、分层开挖、严禁超挖”的原则，尽量减少基坑无支撑暴露时间和空间。方案如下：A 出入口分成东西两段分区、分层开挖，2 号风亭整体分层开挖。施工工况详见表 1。江南大道大直径盾构隧道号风亭2出入口A江汉路地铁车站地铁6号线1.7 m2.4 m63.9 m 图 1 车站附属结构与大盾构隧道的平面位置关系 Fig.1 Layout of the station ancillary structure and the shield tunnel 第 1 期 杨子凡，等：紧邻大直径盾构隧道的基坑开挖实测分析 69 （a）A 出入口 （b）2 号风亭 图 2 车站附属结构与大盾构隧道的剖面位置关系 Fig.2 Cross section of the station auxiliary structure and the shield tunnel 表 1 施工工况 Table 1 Construction conditions 工况 工况说明 1 A 出入口东半侧第一层土开挖，架设钢支撑 2 A 出入口西半侧第一层土开挖，钢支撑斜支座安装；东半侧斜撑架设 3 A 出入口西半侧斜撑架设，2 号风亭第一层土方开挖 4 A 出入口第二层土分区开挖 5 A 出入口钢支撑架设 6 A 出入口第三层土分区开挖，底板浇筑，2 号风亭钢支撑架设 7 2 号风亭最后一层土开挖 8 2 号风亭浇筑底板 1.4 监测方案 本文主要针对 A 出入口基坑进行分析，监测点位分布如图 3 所示，监测项目主要包括：深层土体水平位移、围护结构墙顶竖向位移、支撑轴力、基坑周边地表沉降和孔隙水压力等。根据相关规范、江汉路站附属基坑围护设计图纸以及地铁集团相 关管理办法，结合本工程自身特点、周边环境的实际情况和已有的工程经验，确定了本基坑工程各监测点数量及预警值，如表 2 所示。地表沉降与围护结构顶部竖向位移的测量精度为 0.1 mm，深层土体水平位移的测量精度为 0.01 mm。表 2 基坑监测控制值 Table 2 Monitoring control values of the foundation pit 序号 监测项目 测点数量 黄色预警 橙色预警 红色预警 1 深层土体水平位移 5 20.4 mm 24.0 mm 30.0 mm 2 轴力值（混凝土支撑）9 3 264.0 kN 3 840.0 kN 4 800.0 kN 3 围护结构墙顶竖向位移 11 13.6 mm 16.0 mm 20.0 mm 4 基坑周边地表沉降 44 17.0 mm 20.0 mm 30.0 mm 5 地下水位变化量 6 800 mm 1 000 mm 2 000 mm 6 孔隙水压力 6 素填土 砂质粉土 砂质粉土夹粉砂 砂质粉土 粉砂 砂质粉土 淤泥质 粉质黏土 粉质黏土 中砂