1监测结果对比分析
1．1地下连续墙、土体深层水平位移
主体围护结构、土体的深层水平位移是利用测斜仪通过事先埋入结构或土体中的测斜管，测出开挖过程结构或土体的变形情况。主体围护结构、土体的变形是反映基坑开挖状况最直观、最可靠，也是最重要的指标之一，其变形的增大始终是基坑施工中关注的关键［4－5］。本文主要以标准段上一个监测断面为分析对象，该断面上墙体深层水平位移测点为ZQT05，该断面深层水平位移测点监测情况如图1所示。从图1中可以看出:(1)深层水平位移曲线呈现为“两头小，中间大”的抛物线形位移，这是因为第一道混凝土支撑刚度大，墙顶几乎没有位移，随着基坑的开挖，墙体腹部向坑内移动，而墙底进入风化岩层，地下连续墙底部几乎不发生位移。因此，地下连续墙侧移曲线呈现抛物线形;(2)最大侧移位置位于开挖面附近且随开挖深度不断下移，基坑开挖过程中围护墙在两侧压力差的作用下产生水平向位移，在开挖面附近压力差最大，因此最大侧移位置一般位于开挖面附近。而实测值中，开挖超过23m之后最大侧移位置不再下降，这是因为武定门站上部土层以粉土、粉土夹粉砂为主，而20m以下为性质较好的粘土。在开挖粉砂土层时上部连续墙体就已经产生较大变形，开挖至坑底时反而产生的变形较小。而且基坑第四道支撑采用混凝土支撑，刚度较大，而且刚性连接可以增加围护体系的整体刚度，减小连续墙体的变形。因此，易变形土层的深度以及支撑形式的选择都会影响连续墙体最大变形位置，在开挖易变形土层时注意对连续墙体变形的控制以及深层支撑适当选择混凝土支撑，这对减少基坑整体变形有重要意义;(3)基坑暴露时间越长，变形增长越快。开挖18～23m之间土层用了46天，开挖至23m变形明显增加;第五道支撑架设完成后15天之内开挖至坑底，所以开挖至26m变形趋于平缓。由此可见暴露时间对基坑变形有着重要的影响，这也符合时间效应原理［6］。
1．2围护墙顶竖向位移
本工程中围护墙顶沉降测点紧邻位于地下连续墙深层水平位移测点，本文选择测点ZQC07、ZQC16作为分析对象，基坑施工开挖期间这两个测点位移变化曲线如图2。图2中位移变化可分为四个阶段:2012年7月至2012年10月，累计位移曲线呈上升趋势;2012年10月至2012年12月，累计位移曲线呈下降趋势;2012年12月后变化趋于稳定。从这两个测点的变化曲线可以看出在开挖期间围护结构的变化比较一致。围护墙顶竖向位移测点ZQC07和ZQC16在2012年6月至2012年10月处于上升阶段，最大上抬量分别为3．11mm和3．56mm，这是由于基坑的开挖卸荷引起坑底土体回弹，以及地下连续墙一侧土体侧限的解除，从而带动所有的地下连续墙向上位移。自2012年10月以后围护桩顶的变形处于下沉阶段并逐渐趋于稳定，这是因为2012年10月后基坑已开挖约20m，接近坑底，随着混凝土底板浇筑使土体荷载增加，并随着下部结构的施工，基础底板和每层结构梁板刚度形成后对围护桩产生有效的约束，结构自重的不断增加，基底以下被动区的土体回弹受到限制并产生少量压缩变形，故围护墙整体发生下沉，并最终趋于稳定。
1．3坑外地表沉降
本文选择DB07和DB16断面共6个测点作为分析对象，施工开挖期间坑外地表沉降曲线如图3所示。从图3中可以看出:(1)随着基坑开挖深度增加，地表沉降加大，从2012年8月开始开挖至2012年12月底开挖至26m，沉降曲线呈波动下降形式，当底板浇筑完成后，曲线下降走势出现拐点，呈平缓直线;(2)地表沉降最大位置并非距基坑最近的地方，坑外地表沉降形态呈“凹”字型。每个监测断面上沉降监测点与基坑距离依次为2、5、10m，从监测数据可以看出，距基坑边10m的测点累计变化量最大，说明本基坑周边土体沉降呈“凹”形特征;(3)围护结构暴露的时间越长，坑外地表沉降变化越大，开挖18～23m之间土层用了46天，DB07断面地表沉降增加了63．6%～71．4%，DB16断面地表沉降增加了64．3%～73．1%，第五道支撑架设完成后15天之内开挖至坑底，DB07断面地表沉降增加了4．1%～8．3%，DB16断面地表沉降增加了1．9%～9．5%，基坑暴露时间越长，地表沉降增长幅度越大，这一变形现象也与地下连续墙变形形状相符合;(4)车辆荷载会加大地表沉降，DB16断面位于工地围挡外太平北路上，交通流量大，在车辆荷载作用下地表沉降明显大于位于基坑内的DB07断面。
2分析模型建立与计算分析
2．1土体模型
本文截取武定门站主体结构基坑标准段一个平面进行模拟［7－8］，基坑标准段宽22m，开挖深度为26m，地下连续墙深度34m。根据经验，基坑影响范围为开挖深度的2～3倍，而且为了减小边界条件对结果的影响，需要选择较大的边界。由于基坑在宽度方向上几何对称，因此在建立有限元模型时只需要选择基坑宽度的一般即11m进行分析。因此，本文土体边界宽71m，深50m。根据工程地质勘探报告，以及相关工程地质手册，将土体分为8层，岩层分为2层。土层及岩层计算参数见表1。
2．2计算模型的建立
根据以上说明，有限元模型中，土体采用15节点三角形单元［9］模拟，地下连续墙采用板单元模拟，地下连续墙与附近土体的接触面采用10节点Goodman单元模拟，支撑采用锚锭杆模拟。网格生成过程基于可靠三角剖分原理，通过搜索最优三角形单元来生成非结构性的网格，PLAXIS软件中可以自动生成有限元网格。图4为有限元几何模型。
3数值模拟计算结果与实测值对比分析
根据地下连续墙的受力情况，可以更好的理解地下连续墙的变形情况以及横向支撑与地下连续墙的相互作用［10］，图5为第三、五、七、九、十一从图5可以看出，基坑开挖8m时由于未架设支撑，地下连续墙呈悬臂结构，此时在开挖范围内，上部地下连续墙向基坑内弯曲，即内侧受拉，而在开挖面之下，未被开挖的土体起到了支撑作用，支撑点以下连续墙外侧受拉;当基坑架设支撑继续开挖之后，地下连续墙内侧受拉区域随着开挖深度的增加而扩大，而且弯矩大小也随之增大，弯矩极值增加了220kN•m左右，而在7m深的位置由于架设一道钢支撑，有效的减小了弯矩;当基坑开挖到18m时，地下连续墙内侧受拉范围继续扩大，此时7m深处出现正弯矩，说明第二道钢支撑正有效的发挥作用;当基坑开挖到23m时，连续墙内侧受拉区域继续增加，而且弯矩极值也增加到1080kN•m，与第二道、第三道支撑假设后对地下连续墙的弯矩影响相比较，17m处第四道支撑假设后，17m以上位置地下连续墙的弯矩减小更为明显，说明混凝土支撑的效果更好，因此当基坑稳定性要求较高时可以适当增加一道混凝土支撑;当基坑开挖至26m时，地下连续墙17m以上部分弯矩变化不大，17m以下内侧受压区域继续增大，而且弯矩极值继续增大。本文实测值为接近基坑长边中部位置的一个测斜监测点的不同开挖深度下的地下连续墙深层水平位移实测值，计算值取第三、五、七、九、十一施工步的结果并加以整理。图5为开挖至26m时计算值与实测值的对比。计算得到的深层水平位移曲线呈现为“两头小，中间大”的抛物线形位移，而且最大侧移位置位于开挖面附近且随开挖深度不断下移。开挖26m深时地下连续墙最大侧移计算值为49．29mm，位于墙顶以下24m;而监测结果表明地下连续墙最大水平位移为53．59mm，位于墙顶以下21．5m。计算得到的地下连续墙水平位移最大值位置较实测值略小，误差在8%左右，地下连续墙水平位移分布模式以及数值大小与实测结果比较符合。上述数据对比分析表明，此实例参数的选择具有较高的可靠性。随着开挖深度的增加，弯矩极值的位置也随之下移，而且除开挖8m深时，极值位置一般位于开挖面以上0．5～1．5m，这与地下连续墙侧移最大值位置随基坑开挖深度的增加而下移，而且侧移最大值位置位于开挖面附近的现实情况是相符合的。综上可见，横向支撑可以有效减小地下连续墙的弯矩，采用混凝土支撑效果更加明显;但是地下连续墙受拉区域主要受开挖深度的影响，支撑的影响不大;本文建立的有限元模型地下连续墙弯矩计算结果符合实际情况。
4结论
1)计算得到的深层水平位移曲线呈现为“两头小，中间大”的抛物线形位移，而且最大侧移位置位于开挖面附近且随开挖深度不断下移。2)横向支撑可以有效减小地下连续墙的弯矩，采用混凝土支撑效果更加明显;但是地医学期刊目录下连续墙受拉区域主要受开挖深度的影响，支撑的影响不大;本文建立的有限元模型地下连续墙弯矩计算结果符合实际情况。
作者：曾晓云 单位：石河子大学建筑工程学院
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