浅谈地铁车站深基坑地下连续墙施工变形的分析

浅谈地铁车站深基坑地下连续墙施工变形的分析

摘要：现如今，我国很多地铁车站深基坑施工的支撑支护结构都是地下连续墙，在开挖深基坑的时候，地下连续墙本身的变形程度及变形规律容易影响深基坑的

施工安全性。因此，相关部门必须要加强对地铁车站深基坑地下连续墙施工变形

的研究，从而提高深基坑开挖的安全性，防止出现施工事故。

关键词：地铁车站；深基坑；地下连续墙；施工变形

最近几年，城市地铁车站基坑的安全问题受到人们的广泛关注，基坑支护机

构的变形规律积极变形大小不只是影响地下管线及四周建筑物的安全性能，还影

响基坑自身的安全。本文结合某市地铁站基坑的工程监测数据信息，首先介绍工

程的基本概况，然后提出深基坑地下连续墙的具体施工方案，最后分析了深基坑

地下连续墙围护结构变形特点。

一、工程的基本概况

某地铁站是地下两层车站，采取的施工方法是明挖顺作法，支护体系的支撑

点是连续加墙钢、国家高程基准高程62.315m是这个地铁站有效站台中心线轨面

设计标准高度。其基坑深度控制在17.62m到18.34m之间，标准段宽度控制在19.6m左右。

（一）附近环境及工程地质地形情况

该地铁站位于市中心，站区范围内地面交通是非常繁忙的，建筑物也不是分

散的，而是集中在一起，道路两侧有很多建筑物，并且地下分布多种管线及管道。

[1]这个地铁站的地质地形属于二级阶冲积阶地，地形不崎岖，地面高程仅仅在64.53m到66.47m之间，相对高差在2.03m左右。结合钻探揭露的岩土层，按照

从上到下的顺序将其分为7层，主要是素填土、砂砾、粉土、软塑粉质粘土、粉

砂砾、硬塑状粉质粘土以及可塑粉质粘土。并且设计连续墙入泥岩不能低于2m，在圆砾层设置车站主体底板。

（二）水文地质条件

这个地铁站位于某江的北岸，从其南边到江的距离在1.5km左右，场区土层

属于二元结构，粘性土分布在上面，粉土和砂层分布在下面，属于该江二级阶地

的河流堆积物，覆盖层厚度范围是16.80m到31.30m之间。[2]下伏基岩主要有两种，分别是粉砂质泥岩和第三系泥岩。而圆砾土层是相当厚的，渗水系数一天是61.28m，透水性是相当强的额，而且地下水位容易受到江水位的影响。整个勘察

过程中揭露场区地下水的初见水位埋深度在6.60m左右。高程在59.34m左右。

稳定后的水位埋深是3.00m左右，高程是61.23m左右。季节变化对场地地下水

位的影响是非常大的，与这个江存在必然的联系。[3]雨季是3月到10月，降雨

量充足，水位会显著上涨，但是在冬天和秋天因为降雨量明显减少，所以地下水

位也越来越低。一般来说，地下水化幅度最低不少于2m，最高不超出6m。

二、深基坑地下连续墙的具体施工方案

对深基坑内部的土体进行开挖前，必须要采用加固方法及预降水，而且要遵

循时空效应的基本原则，开挖步骤具体体现在以下五点：其一，顶圈梁及地下连

续与工程设计强度相符合后，一旦深基坑内水文降低到3m左右，就可以开挖。

其二，开挖中应该分层和分段，在施工时采取对称开挖方法，禁止出现超挖的情况。各层开挖厚度不能超出2m，当其处于相同的工况条件下时，施工人员在接

下来开挖过程中绝对不能一次性开挖到底。其三，每个工况在施工过程中，开挖

时间要控制在8小时以内，不能超出这个时间，而且应该在第一时间将钢结构支

撑安装好，在15个小时后内将钢结构斜撑安装好，而且施加一定的预应力，在

工程施工过程中必须要依次添加预应力。比如：第3道到第6道的地下连续墙支撑，当支撑轴力是263.367kN/m的时候，预加轴力控制在167.238kN/m左右。其四，深基坑坑底的土层要尽量保留250mm，采取人工施工的方式对其进行挖除整平，防止影响深基坑坑底的土层，在土方开挖全部完成后，需要立即加固浇筑混

凝土。[4]其五，在支撑结构上，不管是车辆，还是挖掘机，都坚决不能进行作业。特别是在开挖中要防止机械和支撑、围护墙以及支柱之间发生碰撞，并且支撑顶

面施工荷载不能超过4kPa。

三、深基坑地下连续墙围护结构变形特点

本地铁车站基坑开挖整个过程是基于信息技术的施工监测，其基坑监测项目

主要包括地表沉降、墙体位移、水位、墙顶水平位移以及地下管线沉降等等。在

开挖基坑中要对基坑状态进行实时监测，采取信息化的施工技术，立即监测到每

项数据后进行全面分析。根据深坑的实际范围，在围护附近每间隔12m到23m

的时候，就设置一支斜侧管，通常可以设置12个监测点，而且按照顺序进行编号，保持每天监测次数，开挖中必须要结合实际情况，改善监测变形的波动速度，保证施工安全。

（一）施工状态下的变形情况

施工过程中的准则是监测结果，可以选择不同厚度和典型的连续墙，D11是720mm厚的地下连续墙，D22是720mm后的地下连续墙，在两个不一样的施工

条件下，对两个地下连续墙的变形情况进行探究，当分析所得结果显示在同样的

施工条件时，D22就会严重变形，而且变形程度远远超出D11。[5]如果D11的变

形曲线是相对平缓的，而D22的变形曲线是跌宕起伏的，显而易见，地下连续墙

的刚度与变形程度两者之间存在非常密切的联系。对深层坑顶层土进行开挖的时候，对地下连续墙所导致的变形是相对较小的，开挖第1层和第2层土的时候，

不仅深基坑外的推载受到影响，而且开挖支撑体预应力作用时间也会受到影响，

变心速度会不断加快，最后会呈现出显著的时空效应。因此，在开挖深基坑的时候，必须要严格控制开挖次数及开挖时间。只要安装完其中一道钢支撑，就会大

大的缩减墙体变心速度。只有在底板施工全部完成后，墙体变形速度才会逐渐稳定。

（二）墙体最大位移与时间之间的关系

在此地铁车站工程师施工过程中，混凝土结构是深基坑的第一道支撑体，在

充分考虑到施工方面的因素后，其检测对象确定是第二道支撑体。[6]在基坑正式

开挖前8天到完成基坑结构底板混凝土浇筑，在这个阶段内完成变形监测，整个

监测时间是三个月左右，而且要实时检测地下连续墙的墙体最大位移。监测结果

显示：深基坑内部第二层土没有受到干扰前，墙体具有很强的固定性，但是如果

对基坑进行开挖后，地下连续墙变形量就会越来越大，而且在延长开挖时间的情

况下，支撑挡墙的暴露时间对地下连续墙变形会产生直接的影响，这也表示在地

下连续墙变形依旧可以引用时空效应。

结语：

总而言之，地铁车站深基坑开挖中，施工单位必须要意识到地下连续墙变形

对施工安全会产生很大的影响，所以施工人员在进行深基坑开挖时，在最大限度

上要确保地下连续墙不会发生变形，否则造成的后果是不可估计的，既威胁施工