1、271地塊基坑工程對蘇州軌道交通1號線工程影響技術(shù)評估報(bào)告目錄1研究背景12研究依據(jù)12.12.1 管理性文件12.22.2技術(shù)評估合同12.32.3工程設(shè)計(jì)相關(guān)成果及依據(jù)文件13工程水文地質(zhì)23.1工程地質(zhì)概況23.2水文地質(zhì)概況43.2.1地表水43.2.2潛水 43.2.3微承壓水53.2.4承壓水53.2.5地下水、土對建筑材料腐蝕性53.3不良地質(zhì)作用63.4有關(guān)土質(zhì)參數(shù)64271號地塊基坑圍護(hù)方案與地鐵車站結(jié)構(gòu)84.1圍護(hù)方案104.1.1圍護(hù)方案104.1.2施工工序124.2地鐵車站結(jié)構(gòu)135271號地塊基坑對軌道交通1號線影響評估165.1計(jì)算內(nèi)容和工況165.1.1計(jì)算工況

2、165.1.2計(jì)算內(nèi)容165.2地質(zhì)斷面選取165.3計(jì)算分析及主要步驟195.4計(jì)算模型及參數(shù)235.4.1計(jì)算軟件的選取235.4.2本構(gòu)關(guān)系及參數(shù)255.5有限元模型及邊界條件275.6計(jì)算成果及分析365.7結(jié)論466基坑施工風(fēng)險(xiǎn)及對工程的施工要求476.1對影響風(fēng)險(xiǎn)因素的分析識(shí)別476.1.1基坑施工對地鐵結(jié)構(gòu)安全的影響476.1.2基坑施工對地鐵結(jié)構(gòu)安全影響的危險(xiǎn)因素分析476.2基坑工程對施工的要求507控制目標(biāo)的確定及對271地塊基坑工程的建議527.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移控制目標(biāo)的確定527.1.1地鐵安全保護(hù)區(qū)及保護(hù)指標(biāo)527.1.2監(jiān)測目標(biāo)的確定537.2對271地塊基坑工程的建

3、議531 研究背景271地塊項(xiàng)目北側(cè)緊臨軌道交通1號線。基坑的開挖、支護(hù)等過程會(huì)改變土體應(yīng)力狀態(tài)，引發(fā)建筑的位移和內(nèi)力變化。地鐵主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完工，它對變位十分敏感，為了確保地鐵主體土建結(jié)構(gòu)的安全，需要評估基坑的開挖、支護(hù)及回拆等過程對地鐵主體結(jié)構(gòu)造成的影響。2 研究依據(jù)2.1 2.1 管理性文件蘇州市政府、建設(shè)局及軌道公司的相關(guān)文件。2.2 2.2技術(shù)評估合同271號地塊基坑施工對地鐵安全影響評價(jià)工作協(xié)議書2.3 2.3工程設(shè)計(jì)相關(guān)成果及依據(jù)文件（1）蘇州軌道交通一號線工程華池街站星湖街站區(qū)間巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告（勘察編號：2007-K-521）。（2）蘇州市軌道交通1號線星海街站主體結(jié)構(gòu)施工

4、圖設(shè)計(jì)（2008.11）（3）蘇州工業(yè)園區(qū)九龍倉蘇州超高層項(xiàng)目工程勘察報(bào)告(詳勘階段)(2010.03.15)（4）蘇州市271地塊超高層項(xiàng)目基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案（2011.1）3 工程水文地質(zhì)3.1 工程地質(zhì)概況根據(jù)本次詳勘揭露地層資料，擬建場地187m 深度范圍內(nèi)的地基土均為第四系早更新世Q1 及其后期的沉積土層，屬第四紀(jì)湖沼相、河泛相、河口海灣相、濱海相、河口三角洲相、湖相、河床相、沖積相松散沉積物，主要由粘性土、粉性土及砂土組成。根據(jù)本次詳勘揭露地層資料，擬建場地地基土分布有以下特點(diǎn)：（1）第四系全新統(tǒng)Q4 土層：第1 層填土（Q43），松散，大部分區(qū)域以粘性土為主，含碎石及植物根莖等雜物

5、；場地北側(cè)近地鐵施工區(qū)域及場地中部道路區(qū)域上部為混凝土地坪；場地南側(cè)暗浜區(qū)域該層中局部含大量碎磚、碎石等建筑垃圾雜物，成分復(fù)雜。第2 層浜土（Q43），以粘性土為主，含大量黑色有機(jī)質(zhì)及腐植物，明浜以淤泥為主，主要分布于明浜、塘底部。（2）第四系上更新統(tǒng)Q3 土層：第1 層灰黃灰綠色粘土（Q38-2），呈可塑狀態(tài)，層面埋深約1.04.2m（相應(yīng)標(biāo)高約2.23-0.78m），含氧化鐵條紋及鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部以粉質(zhì)粘土為主，明、暗浜分布區(qū)域該層缺失或厚度較薄。第2 層草黃蘭灰色粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土（Q38-2），呈可塑硬塑狀態(tài)，層面埋深約2.55.5m（層面標(biāo)高-0.73-2.61m 左右），含氧化鐵條

6、紋及鐵錳質(zhì)結(jié)核，底部以粉性土為主，土質(zhì)不均。第1 層灰色砂質(zhì)粉土（Q37），呈稍密中密狀態(tài)，層面埋深約6.09.0m（層面標(biāo)高-3.15-6.00m 左右），含云母，層頂夾粘質(zhì)粉土，局部夾多量薄層粘性土，下部以粉砂為主，土質(zhì)不均。第2 層灰色粉砂（Q37），呈中密狀態(tài)，層面埋深約10.012.8m（層面標(biāo)高-7.76-9.58m 左右），含云母，顆粒組成成分以長石、石英為主，局部夾薄層粘性土，土質(zhì)不均。第層灰色粉質(zhì)粘土（Q36），呈軟塑可塑狀態(tài)，層面埋深約13.416.7m（層面標(biāo)高-10.33-13.49m 左右），含云母、有機(jī)質(zhì)，局部夾多量粉性土，土質(zhì)不均。第1 層暗綠色粉質(zhì)粘土（Q34）

7、，呈可塑硬塑狀態(tài)，層面埋深約為20.123.0m（層面標(biāo)高-16.83-19.67m 左右），含氧化鐵條紋及鐵錳質(zhì)結(jié)核，土質(zhì)較好。第2 層草黃灰色粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土（Q34），呈可塑狀態(tài)，層面埋深約24.526.9m（層面標(biāo)高-22.08-23.87m 左右），含云母，粉質(zhì)粘土與粘質(zhì)粉土呈互層狀分布，約31m 以下以粘性土為主，土質(zhì)尚可。第層灰色粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土（Q33），呈中密密實(shí)狀態(tài)，層面埋深約為29.835.1m 左右（層面標(biāo)高-26.70-31.77m 左右），含云母，夾多量薄層粘性土，土質(zhì)不均。第1 層灰色粉質(zhì)粘土（Q32），呈可塑狀態(tài)，層面埋深約40.043.0m（層面標(biāo)高-36

8、.66-39.97m 左右），含云母、有機(jī)質(zhì)，局部夾多量薄層粉性土、粉砂，土質(zhì)不均，厚度較厚，平均厚度約20m。第2 層暗綠色粉質(zhì)粘土（Q32），呈可塑硬塑狀態(tài)，層面埋深約61.064.3m（層面標(biāo)高-57.97-61.27m 左右），含氧化鐵條紋及鐵錳質(zhì)結(jié)核，土質(zhì)較好。（3）第四系中更新統(tǒng)Q2 土層：第1 層灰綠灰色粉砂（Q23），呈密實(shí)狀態(tài)，層面埋深約63.666.0m（層面標(biāo)高-60.56-63.0m 左右），層厚11.013.6m，含云母，顆粒組成成分以長石、石英為主，層頂夾少量薄層粘性土，下部以細(xì)砂為主。第2 層灰色含礫粉細(xì)砂（Q23），呈密實(shí)狀態(tài)，層面埋深約75.077.6m（層面

9、標(biāo)高-71.97-74.45m 左右），層厚5.78.5m，含云母，顆粒組成成分以長石、石英為主，6 號孔及C18 號孔約80.0m 左右夾少量薄層粘性土，局部區(qū)域80.0m 以下含較多礫砂和中粗砂，土質(zhì)不均。基坑底部大部分區(qū)域位于(8-1、8-2)粉質(zhì)粘土層。3.2 水文地質(zhì)概況3.2.1 地表水蘇州地處江南水網(wǎng)區(qū)，屬長江流域太湖水系，區(qū)內(nèi)地表水系極為發(fā)育。一般地表水歷史最高水位2.49m，最低水位0.01m，常年平均水位0.88m，近35 年最高水位為2.49m。擬建場地南側(cè)為河道（距離本工程基坑邊線僅約20m 左右），勘察期間測得河面水位標(biāo)高為1.22m（黃海高程）。3.2.2 潛水?dāng)M建

10、場地淺部地下水屬潛水類型，受大氣降水及地表逕流補(bǔ)給。勘察期間所測得的潛水靜止水位埋深一般在0.603.10m 之間，其相應(yīng)標(biāo)高為1.84-0.31m。根據(jù)蘇州地區(qū)區(qū)域潛水穩(wěn)定水位資料，蘇州地區(qū)最高水位為1.332.63m，最低水位為-0.211.35m，變化幅度為1.02.0m，近35 年最高水位為2.50m。潛水與地表水的水力聯(lián)系：由于地下水與地表水間的相互補(bǔ)給，地下水與地表水間一般存在一定的水力聯(lián)系，當(dāng)對潛水層降水時(shí)，巨大的水頭差會(huì)加速地表水對潛水的補(bǔ)給，但對深度基坑，其基坑圍護(hù)的止水效果一般較好，可基本隔斷兩者間的水力聯(lián)系。3.2.3 微承壓水?dāng)M建場地淺部第1 層砂質(zhì)粉土及第2 層粉砂為

11、微承壓水含水層，屬同一組含水層，動(dòng)態(tài)變化同樣受到大氣降水、地形地貌、地表水體的制約影響，表現(xiàn)為降水入滲型特征。根據(jù)蘇州區(qū)域水文調(diào)查資料，該層微承壓水歷史最高水位為1.74m，近35 年最高水位為1.60m，年變幅為0.80m 左右。本次詳勘期間，在擬建場地布置了一個(gè)微承壓水水位觀測孔，勘察期間測得第層微承壓水頭埋深約為3.103.15m，相應(yīng)標(biāo)高-0.08-0.13m。微承壓水水質(zhì)受人類活動(dòng)影響甚微，仍主要反映原生態(tài)環(huán)境所特有的變化規(guī)律。3.2.4 承壓水?dāng)M建場地內(nèi)承壓水對本工程有直接影響的為第層中賦存的第一承壓水。本次在擬建場地設(shè)置一個(gè)承壓水觀測孔，以觀測勘察期間第層中承壓水水頭埋深，測得第

12、層承壓水水位埋深為5.005.10m，相應(yīng)標(biāo)高為-1.96-2.06m。3.2.5 地下水、土對建筑材料腐蝕性擬建場地周圍無地下水污染源，同時(shí)本次詳勘時(shí)在部分鉆孔采取地下水樣進(jìn)行水質(zhì)分析，按國標(biāo)巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001 及2009 年局部修訂版）中有關(guān)條文判定，擬建場地地下水對類場地環(huán)境下的混凝土有微腐蝕性，在長期浸水環(huán)境下，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性，在干濕交替環(huán)境下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。蘇州地區(qū)地下水位較高，地基土呈飽和狀態(tài)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，若地下水對混凝土有微腐蝕性，則地基土對混凝土亦有微腐蝕性。綜上判定：擬建場地地下水和土對類場地環(huán)境下的混凝土有微

13、腐蝕性；在長期浸水環(huán)境下，地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性，在干濕交替環(huán)境下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。3.3 不良地質(zhì)作用根據(jù)本次詳勘揭露，擬建場地在南側(cè)分布一條東西走向的暗浜（局部地表為水塘）。浜底最大埋深約4.2m（相應(yīng)標(biāo)高約-1.0m），暗浜分布區(qū)域填土成分復(fù)雜、土質(zhì)軟弱（水塘底部為淤泥）。本次現(xiàn)場勘探情況反映，暗浜區(qū)域局部在地表下1.44.0m 分布有大量大塊混凝土塊等建筑垃圾，對本工程基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)及樁基施工均有一定的不利影響，設(shè)計(jì)及施工時(shí)應(yīng)引起注意。3.4 有關(guān)土質(zhì)參數(shù)根據(jù)勘察報(bào)告，各土層主要物理力學(xué)特性指標(biāo)見表3-1。表 31 各土層主要物理力學(xué)特性指標(biāo) 層號重度

14、固結(jié)快剪(峰值)三軸不固結(jié)不排水剪(UU)三軸固結(jié)不排水剪(CU)靜止土側(cè)壓力系數(shù)側(cè)向基床反力系數(shù)滲透系數(shù)室內(nèi)試驗(yàn)推薦值UUCUCU0khKkN/m3kPakPakPakPaMPacm/scm/scm/s4-118.7 21.5 14.0 55.3 1.0 17.2 18.7 2.2 29.9 0.50 201.0E-64-218.8 19.4 16.1 77.0 0.9 25.6 20.0 5.4 31.5 0.47 305.0E-55-118.7 0.0 29.9 0.38 405.0E-45-218.5 0.0 32.2 0.36 608.0E-4618.5 15.8 19.2 53.1

15、 2.3 17.9 19.5 1.5 31.2 0.50 153.0E-58-119.4 43.8 16.4 122.1 2.2 43.0 20.3 6.9 33.0 0.45 802.0E-68-218.8 21.8 19.2 97.9 0.0 24.3 20.7 0.5 31.0 0.46 604.0E-5918.9 6.3 28.4 0.41 104.0E-410-118.9 21.7 19.5 75.2 2.0 23.4 22.6 6.8 32.6 0.50 302.0E-5注：重度為平均值；基床系數(shù)、滲透系數(shù)為建議值；直剪（固快、快剪）、三軸（UU）、三軸（CU）為標(biāo)準(zhǔn)值。4 271

16、號地塊基坑圍護(hù)方案與地鐵車站結(jié)構(gòu)蘇州工業(yè)園區(qū)271地塊超高層項(xiàng)目為蘇州標(biāo)志性建筑，位于蘇州工業(yè)園區(qū)華池街東、翠園路南、星湖街西、旺敦路北側(cè)。第一期工程由辦公塔樓及酒店式公寓組成，下部為統(tǒng)一的5層大地下室。塔樓辦公建筑地上共92層、高450米；裙房酒店公寓樓地上共24層、高80米。基坑北側(cè)緊鄰翠園路，路寬約30m，路面下為軌道交通1號線華池街-星湖街區(qū)間。該區(qū)段地鐵主體采用現(xiàn)澆鋼筋砼雙層三跨箱形框架結(jié)構(gòu)。271號地塊超高層項(xiàng)目的基坑呈“L”形，總面積約1.85萬平方米，東西最長處約173m，南北最寬處約150m，基坑周長約632m。基坑挖深22.45m；中間核心筒挖深26.15m。基坑的位置及范

17、圍見圖4-1。圖 41 基坑的位置及范圍271號地塊超高層項(xiàng)目北側(cè)緊臨已建地鐵1號線，南側(cè)緊鄰河道，東西側(cè)均為已建建筑。復(fù)雜的周邊環(huán)境對該工程的基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)和施工提出了很高的要求。根據(jù)基坑圍護(hù)的設(shè)計(jì)方案，在借鑒類似工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上綜合考慮周邊環(huán)境、開挖深度、場地工程地質(zhì)條件以及方便施工等因素，按照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ 120-99中規(guī)定，該基坑安全等級定為一級。基坑北側(cè)緊鄰地鐵線路，而地鐵軌道結(jié)構(gòu)對變位十分敏感，這對基坑的圍護(hù)提出了更嚴(yán)格的要求。4.1 圍護(hù)方案4.1.1 圍護(hù)方案基坑采用1.0m1.2m厚的地下連續(xù)墻進(jìn)行圍護(hù)。連續(xù)墻深42.7m，由四道水平支撐支撐。核心圓筒

18、采用6501000支護(hù)，詳見蘇州市271地塊超高層項(xiàng)目基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案。基坑的平面、剖面布置見圖4-2和圖4-3。圖 42 基坑圍護(hù)平面布置圖圖 43北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地鐵主體構(gòu)件的立剖圖4.1.2 施工工序先平整場地，施工硬地坪；再施工工程樁、立柱樁、止水帷幕、降水井、圍護(hù)墻；再開挖至支撐圈梁頂標(biāo)高，開槽澆筑砼圈梁。基坑土體開挖按字母順序，依次開挖土塊及施工支撐。總體上先開挖A、B、C區(qū)，隨后陸續(xù)開挖D區(qū)和E區(qū)，這樣開挖縱剖面形成臺(tái)階狀。即先開挖A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)至第一道撐底，施工I區(qū)第一道撐；待支撐砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再挖A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)至第二道撐底，開挖D區(qū)至第一道撐底，施工各區(qū)支撐支撐均為隨挖隨

19、撐。基坑開挖分區(qū)編號見圖4-4。圖 44 基坑開挖分區(qū)編號示意圖4.2 地鐵車站結(jié)構(gòu)車站主體采用現(xiàn)澆鋼筋砼雙層三跨箱形框架結(jié)構(gòu)，目前該車站已完成主體結(jié)構(gòu)及覆土。結(jié)構(gòu)頂板覆土埋深約3.0m，車站結(jié)構(gòu)底板埋深約16m。車站主體采用深30m，厚0.8m地下連續(xù)墻圍護(hù)，明挖順作法施工；車站設(shè)計(jì)為全包防水。該區(qū)段的地鐵車站剖面見圖4-5。圖 45基坑附近地鐵站的主體結(jié)構(gòu)斷面5 271號地塊基坑對軌道交通1號線影響評估5.1 計(jì)算內(nèi)容和工況5.1.1 計(jì)算工況在基坑開挖、支護(hù)施工過程中，系統(tǒng)受重力場、土和地下水作用，地面可變荷載20kPa，地鐵結(jié)構(gòu)的中板上可變荷載8kPa。5.1.2 計(jì)算內(nèi)容（1）計(jì)算基

20、坑開挖、圍護(hù)引起附近區(qū)段地鐵主體結(jié)構(gòu)的變位。（2）計(jì)算基坑開挖、圍護(hù)引起附近區(qū)段地鐵主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化。5.2 地質(zhì)斷面選取 綜合考慮計(jì)算范圍內(nèi)的地質(zhì)資料后，選取的地層斷面見圖5-1。根據(jù)勘察報(bào)告提供的土工試驗(yàn)成果，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)取值見表5-1。圖 51 地質(zhì)層分布及主要物理參數(shù) 表 51 各土層物理力學(xué)特性統(tǒng)計(jì)表層號重度固結(jié)快剪(峰值)三軸不固結(jié)不排水剪(UU)三軸固結(jié)不排水剪(CU)靜止土側(cè)壓力系數(shù)側(cè)向基床反力系數(shù)滲透系數(shù)室內(nèi)試驗(yàn)推薦值UUCUCU0khKkN/m3kPakPakPakPaMPacm/scm/scm/s4-118.7 21.5 14.0 55.3 1.0 17.2 18.

21、7 2.2 29.9 0.50 201.0E-64-218.8 19.4 16.1 77.0 0.9 25.6 20.0 5.4 31.5 0.47 305.0E-55-118.7 0.0 29.9 0.38 405.0E-45-218.5 0.0 32.2 0.36 608.0E-4618.5 15.8 19.2 53.1 2.3 17.9 19.5 1.5 31.2 0.50 153.0E-58-119.4 43.8 16.4 122.1 2.2 43.0 20.3 6.9 33.0 0.45 802.0E-68-218.8 21.8 19.2 97.9 0.0 24.3 20.7 0.5

22、 31.0 0.46 604.0E-5918.9 6.3 28.4 0.41 104.0E-410-118.9 21.7 19.5 75.2 2.0 23.4 22.6 6.8 32.6 0.50 302.0E-5注：重度為平均值；基床系數(shù)、滲透系數(shù)為建議值；直剪（固快、快剪）、三軸（UU）、三軸（CU）為標(biāo)準(zhǔn)值。5.3 計(jì)算分析及主要步驟基坑分區(qū)、分層開挖、支護(hù)。下一道水平支撐在上層開挖結(jié)束后進(jìn)行，在水平支撐前，樁基支護(hù)已發(fā)生變位；在上一道鋼筋混凝土水平支撐強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行下一開挖工序。上、下層水平支撐結(jié)構(gòu)與樁位移協(xié)同，共同承擔(dān)土體側(cè)向壓力。因此，整個(gè)開挖過程是系統(tǒng)應(yīng)力、應(yīng)變連續(xù)、承接

23、的過程。地下水位的變動(dòng)會(huì)起起地面沉降和建筑設(shè)施的變位；基坑及周圍土體變形模量較小，層厚深，容易引起變形，大大加大了變形控制難度。系統(tǒng)作用主要包括車站建筑的地下孔隙水壓力、圍護(hù)體外側(cè)的主動(dòng)側(cè)向土壓力、圍護(hù)體內(nèi)側(cè)的被動(dòng)土壓力、圍護(hù)體的彈性抗力、支撐的水平力、立柱的豎向摩擦力以及它們在變位過程中的動(dòng)態(tài)分配。事實(shí)上，圍護(hù)體、防滲帷幕、加固的被動(dòng)土體、水平支撐和豎向支撐相互作用、相互影響，其應(yīng)力、應(yīng)變是一個(gè)高次超靜定的、系統(tǒng)的空間變化過程。圍護(hù)系統(tǒng)和基坑周圍土體形成了非常復(fù)雜的空間力學(xué)系統(tǒng)，圍護(hù)效果不僅與基坑本身的幾何尺度有關(guān)，還與地下水位、地質(zhì)層物理特性、支護(hù)系統(tǒng)的剛度和強(qiáng)度有關(guān)；土本構(gòu)的非線性和圍護(hù)

24、結(jié)構(gòu)變位的非線性，使得系統(tǒng)呈更復(fù)雜的非線性，設(shè)計(jì)和計(jì)算難度大。而對地鐵站的變位變形控制和內(nèi)力增力控制是本基坑圍護(hù)的關(guān)鍵，也是難點(diǎn)！現(xiàn)利用有限元數(shù)值理論和方法，結(jié)合計(jì)算技術(shù)和圖形技術(shù)，建立地鐵軌道主體結(jié)構(gòu)、地基、基坑、圍護(hù)體、水平支撐和豎向支撐的有限元模型，計(jì)算基坑開挖、支護(hù)和回拆等對附近地鐵站主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變位影響。基坑開挖，改變了原始土基的空間結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)，甚至地下水位置變化。這種改變，會(huì)引起地鐵站主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化和變位。圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過對基坑界面土體的約束來控制土體和地鐵主體結(jié)構(gòu)的變位。因此，要研究地鐵結(jié)構(gòu)的變位，必須研究地基土體的應(yīng)力狀態(tài)的變化。土體、地鐵主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)都受到重力場

25、作用。由于重力場作用，土體處于自然固結(jié)狀態(tài)，具有初始應(yīng)力。在地質(zhì)層一定的情況下，初始應(yīng)力的大小隨埋深線性分布，比例常數(shù)為重力加速度。在地鐵主體結(jié)構(gòu)下的土體受到結(jié)構(gòu)底板的壓力，具體附加應(yīng)力，呈超固結(jié)狀態(tài)，其應(yīng)力狀態(tài)不再隨埋深線性分布，應(yīng)力由建筑結(jié)構(gòu)面向地基非線性擴(kuò)散。地下連續(xù)墻附近的土體由于受到主、被動(dòng)土壓力作用，其應(yīng)力狀態(tài)也十分復(fù)雜。首先應(yīng)計(jì)算地鐵結(jié)構(gòu)及周圍土體進(jìn)行初始應(yīng)力，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前，應(yīng)對地鐵結(jié)構(gòu)及周圍土體進(jìn)行應(yīng)力初始化。這是地鐵變位分析的前提，是成功計(jì)算的關(guān)健，也是計(jì)算難點(diǎn)。然而，因?yàn)橥馏w本身分層，物理特性在空間上變化多樣；受建筑物的影響，土體不連續(xù)；土體固結(jié)程度不一，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜；而

26、且建筑物與土體的彈性模量有巨大差異，給消除建筑物、樁與土體的相對沉降差帶來了很大難度。所以，要精確求解地鐵結(jié)構(gòu)和周圍土體的初始應(yīng)力是一項(xiàng)艱巨而復(fù)雜的工作，卻又必不可少。根據(jù)基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案，地鐵軌道主體結(jié)構(gòu)、地基、基坑、圍護(hù)體、水平支撐和豎向支撐形成一個(gè)連續(xù)承接、空間聯(lián)動(dòng)的力學(xué)系統(tǒng)，因此，數(shù)值計(jì)算應(yīng)能真實(shí)有效的反映這些特征。根據(jù)設(shè)計(jì)的圍護(hù)方案和施工工序，擬計(jì)算的主要步驟如下：資料收集、分析模型規(guī)劃及建立（3D模型）重力場初始化（t=0） 現(xiàn)況分析（連續(xù)墻、打樁、土體加固樁等后的平衡態(tài)）（t=1）基坑第一序開挖，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=2）加載第一序支撐，進(jìn)行第二序開挖，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=

27、3）加載第二序支撐，進(jìn)行第三序開挖，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=4）加載第三序支撐，進(jìn)行第四序開挖，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=5）加載第四序支撐，進(jìn)行第五序開挖，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=6）進(jìn)行第六序開挖，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=7）灌注底板，核心圓筒開挖，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=8）回拆第四序支撐，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=9）回拆第三序支撐，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=10）回拆第二序支撐，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=11）回拆第一序支撐，計(jì)算模型內(nèi)力和變位（t=12）成果分析與總結(jié)5.4 計(jì)算模型及參數(shù)5.4.1 計(jì)算軟件的選取計(jì)算由著名的大型通用數(shù)值仿真平臺(tái)Adina等完成，前、后處理由HyperMe

28、sh和自編程序輔助完成。ADINA在計(jì)算巖土變形和穩(wěn)定性方面具有很強(qiáng)優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在巖土材料模式豐富；提供多種地質(zhì)斷層、節(jié)理裂隙處理方法；具有錨桿、抗滑樁等桿單元算法；多孔介質(zhì)特性耦合各種非線性巖土模型進(jìn)行滲流、固結(jié)沉降、以及滲流/結(jié)構(gòu)/溫度場耦合分析；ADINA的材料模型可模擬巖土材料的非線性、巖土材料隨時(shí)間變化的性能、考慮巖土中由于靜水壓力和結(jié)構(gòu)變形引起的孔隙水壓力的變化。ADINA提供多種巖土材料模型，包括Drucker-Prager材料模型、Cam-clay材料模型、Mohr-coulomb材料模型、曲線描述的地質(zhì)材料模型、Duncan-Zhang模型以及參數(shù)隨時(shí)間變化的模型。Druc

29、ker-Prager材料模型是理想彈塑性材料模型，具有理想塑性DruckerPrager屈服性能和Cap硬化性能；Cam-clay材料模型主要用來模擬黏土材料在正常固結(jié)和超固結(jié)情況下的應(yīng)變硬化和軟化、模擬靜水壓力和彈性體積應(yīng)變的非線性關(guān)系、模擬理想塑性材料的極限狀態(tài)；Mohr-coulomb材料模型是理想彈塑性材料模型。另外ADINA提供一種曲線描述的地質(zhì)材料，這種材料模型允許用戶自己定義模擬地質(zhì)材料（包括巖土材料），材料曲線用分段線性的方式給出了加載和卸載兩種不同狀態(tài)下的體積模量、剪切模量與體積應(yīng)變的關(guān)系，可以模擬材料的彈塑性流動(dòng)、裂紋等現(xiàn)象。除此之外，ADINA還提供專業(yè)的巖土徐變材料模式

30、Lubby2模式；用于土體多孔介質(zhì)屬性模擬的多孔介質(zhì)材料（Porous）。 由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，有限元分析時(shí)巖土中節(jié)理、裂隙、斷層等結(jié)構(gòu)的處理在分析中極為重要。ADINA中提供如非線性間隙單元（Nonlinear Gap Element）和由用戶輸入單元?jiǎng)偠龋ㄙ|(zhì)量、阻尼）特性的通用單元(General 2D/3D Solid Element)以及不同的接觸摩擦算法（各種變摩擦模型）對地質(zhì)中的節(jié)理、裂隙、斷層進(jìn)行模擬。對于邊坡穩(wěn)定性分析中的抗滑樁、錨桿、土釘、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的加強(qiáng)鋼筋等結(jié)構(gòu)模型，ADINA專門提供了Rebar單元。Rebar單元的優(yōu)點(diǎn)之一是不需要用戶劃分單元，而是由AUI前處

31、理自動(dòng)生成單元，同時(shí)使用者可以方便指定不同的Rebar Line的截面特性，并定義其預(yù)應(yīng)力特性以及與應(yīng)力損失，這對于模擬復(fù)雜的錨固系統(tǒng)、鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)是非常重要的。在地下空間的施工過程中，巖土材料開挖過程和支護(hù)、錨固結(jié)構(gòu)的施加需要使用到單元的生死功能（Element Birth/Death）。為了與工程實(shí)際相符，ADINA的單元死亡功能（Death）對單元（材料）剛度的處理與其它軟件不同，其剛度的變化不是瞬間完成，而是在用戶指定的一個(gè)時(shí)間段從真實(shí)剛度降低到零，這是ADINA能夠非常成功地模擬極為復(fù)雜施工工序真正原因。同時(shí)ADINA提供各種方法，讓用戶方便處理如初始地應(yīng)力等具體問題。巖土地

32、質(zhì)中常常采用到各種基于應(yīng)力波傳播的地質(zhì)探測的技術(shù)。ADINA提供兩種時(shí)間積分格式求解瞬態(tài)的應(yīng)力波傳播問題，即經(jīng)典的隱式時(shí)間積分（Newmark方法和Wilson方法）和顯式時(shí)間積分（Central Difference）方法。在應(yīng)力波傳播問題中，一般要選擇ADINA提供的顯式時(shí)間積分方法，由于其積分步長小，對此類問題分析具有更高的精度和效率。ADINA在巖土工程中主要有如下應(yīng)用： 深大基坑開挖問題 各種隧道（洞）開挖施工問題 新奧法開發(fā)過程模擬 各種地下空間結(jié)構(gòu)動(dòng)力抗震分析 各種土體固結(jié)問題 邊坡及錨固問題 巖土中的地應(yīng)力波傳播問題 凍土施工 滲流/結(jié)構(gòu)/溫度場耦合分析問題5.4.2 本構(gòu)關(guān)系

33、及參數(shù)工程涉及的建材有鋼、鋼筋混凝土及基礎(chǔ)各土層。5.4.2.1 土層本構(gòu)關(guān)系及參數(shù)地基各土層采用Mohr-Coulomb模型。各土層參數(shù)根據(jù)本工程的地質(zhì)勘察報(bào)告中的土工試驗(yàn)取值，其中C、值取固結(jié)快剪試驗(yàn)指標(biāo)。地質(zhì)土層的主要物理參數(shù)見表5-2。表 52 各土層主要物理特性表序號土層層號容重（kN/m3）固結(jié)快剪E100-200（MPa）C （kPa）（o）11-118.715105.524-118.721.5145.5434-218.819.416.15.9245-118.7029.911.5155-218.5032.212.226618.515.819.24.9878-119.443.816

34、.47.5388-218.821.819.26.859918.96.328.48.481010-118.921.719.56.17注：重度為平均值；固結(jié)快剪為標(biāo)準(zhǔn)值。5.4.2.2 鋼和混凝土本構(gòu)關(guān)系及參數(shù)鋼和混凝土本構(gòu)關(guān)系采用整體式的理想彈性模型，表達(dá)式：。有關(guān)鋼和混凝土物理參數(shù)參照規(guī)范取值，見表5-3。表 53 混凝土和鋼筋的主要物理特性材料彈性模量E（GPa）泊松比密度（kg/m3）C2025.50.1692400C2528.00.1692400C3030.00.1692400C3531.50.1692400鋼2000.37830鋼筋混凝土的含筋量按照實(shí)際配筋情況計(jì)算后確定。5.5 有限

35、元模型及邊界條件基坑平面布置和圍護(hù)的水平支撐布置不對稱，是非對稱的三維空間力系，這種空間分布使得結(jié)構(gòu)并不滿足平面應(yīng)變假設(shè)；立柱會(huì)約束基坑土體變位，而立柱的非對稱的離散布置使得基坑底部土體應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)呈空間狀態(tài)。為了體現(xiàn)這些空間特征，確保計(jì)算精度，應(yīng)采用三維計(jì)算模型。顯然，這相對平面問題，難度和工作量會(huì)成倍增加。建模時(shí)，需要選取適當(dāng)?shù)挠?jì)算范圍，以保證計(jì)算的精度的同時(shí)，又要兼顧計(jì)算的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)車站結(jié)構(gòu)及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的布置特點(diǎn)，選取相對獨(dú)立的、邊界明確的結(jié)構(gòu)段進(jìn)行分析。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體呈“L”形，計(jì)算模型在基坑側(cè)的邊界基本上與基坑中心線重合，也呈“L”形。模型沿地鐵軌道軸線方向長251m，寬145

36、m。模型頂面為道路，相對高程為0.0m，底高程為-50m。建模范圍及工程平面區(qū)位見圖5-2。圖 52 模型邊界示意圖按設(shè)計(jì)圖1：1進(jìn)行幾何模型建模，反應(yīng)結(jié)構(gòu)幾何特征。網(wǎng)格疏密基本體現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化梯度。對土體（包括加固區(qū)土體）、地下連續(xù)墻、基坑連續(xù)墻圍護(hù)體采用5面體或6面體三維網(wǎng)格；地鐵主體結(jié)構(gòu)采用二維網(wǎng)絡(luò)；支撐梁和主柱采用一維網(wǎng)格。混凝土結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)邊長在0.31.5m，土體結(jié)構(gòu)在0.53.0m。模型有37萬個(gè)節(jié)點(diǎn)，36萬個(gè)單元，建模由Hypermesh完成。對土體、水泥加固土體、混凝土連續(xù)墻采用常應(yīng)力體單元，地鐵主體結(jié)構(gòu)采用殼單位，支撐及立柱采用梁單元。各結(jié)構(gòu)的連接和作用反應(yīng)設(shè)計(jì)要求。模型邊界（

37、四周和底面）法向約束，水平支撐結(jié)構(gòu)的截?cái)嗵幵O(shè)切向位移和轉(zhuǎn)動(dòng)約束。支撐回拆時(shí)，用水平位移約束替代已建的地下建筑樓面處的換撐。建立的“地鐵-基坑-圍護(hù)”計(jì)算模型如下圖：圖 53 地鐵站-基坑-圍護(hù)3D幾何模型視圖1圖 54 地鐵站-基坑-圍護(hù)3D幾何模型視圖2圖 55 地鐵站-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D網(wǎng)格模型（開挖前，t=1）圖 56 地鐵-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D網(wǎng)格模型（開挖前，t=8）圖 57 地鐵-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D模型（完成水泥土加固和立柱灌注，t=1）圖 58 地鐵-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D模型（t=2）圖 59 地鐵-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D模型（t=3）圖 510

38、地鐵-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D模型（t=4）圖 511 地鐵-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D模型（t=5）圖 512 地鐵-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D模型（t=6）圖 513 地鐵-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D模型（t=7）圖 514 地鐵-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D模型（回拆，t=8）圖 515 地鐵-基坑分區(qū)開挖-分段圍護(hù)3D模型（回拆，t=12）5.6 計(jì)算成果及分析由計(jì)算成果可以看到：基坑開挖、圍護(hù)等過程中，基坑周邊及底部土體地應(yīng)力釋放，地應(yīng)力重新分布，同時(shí)基坑底部土層上隆，支護(hù)受到水平擠壓力，地鐵主體建筑結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力發(fā)生了變化。變位和內(nèi)力變化詳見下表。表 54 地鐵站主體結(jié)構(gòu)變位成果

39、序號部位變位量（mm）極值的位置最大允許值（mm）是否滿足要求1最大水平方向（Y向）5.2頂板（遠(yuǎn)離基坑）10是2-3.1底板（相向基坑）10是3最大豎向方向（Z向）2.8遠(yuǎn)基坑側(cè)墻（向上）10是4-1.0近基坑側(cè)墻（向下）10是表 55 基坑圍護(hù)連續(xù)墻的變位成果序號部 位變位量（mm）位 置1最大水平方向（X向）13東側(cè)連續(xù)墻底部-18西側(cè)連續(xù)墻底部2最大水平方向（Y向）7北側(cè)連續(xù)墻頂部-18北側(cè)連續(xù)墻底部基坑內(nèi)土體隆起發(fā)生在基坑開挖的整個(gè)過程中，開挖結(jié)束時(shí)，地面最大沉降為8.3mm，位于基坑?xùn)|邊界中點(diǎn)的外側(cè)；基坑內(nèi)土體隆起的最大高度為55mm，發(fā)生在基坑核心筒中央。由于設(shè)計(jì)的基坑底為平面，

40、所隆起的這部分土體在開挖時(shí)會(huì)被挖掉。表 56基坑開挖、支護(hù)前、后地鐵主體結(jié)構(gòu)的彎矩（單位：kN.m）序號部 位開挖、支護(hù)前(T=0)開挖、支護(hù)后(T=8)增量1底 板607658512側(cè)墻（遠(yuǎn)基坑）607656493側(cè)墻（近基坑）606655494頂 板68372340表 57基坑開挖、支護(hù)前后地鐵主體結(jié)構(gòu)的剪力（單位：kN）序號部 位開挖、支護(hù)前(T=0)開挖、支護(hù)后(T=8)增量1底 板498537392側(cè)墻（遠(yuǎn)基坑）121131103側(cè)墻（近基坑）121131104頂 板40143534表 58基坑開挖、支護(hù)前后地鐵主體結(jié)構(gòu)的軸力（單位：kN） 序號部 位開挖、支護(hù)前(T=0)開挖、支護(hù)

41、后(T=8)增量1底 板380429492側(cè)墻（遠(yuǎn)基坑）499520213側(cè)墻（近基坑）499532334頂 板21124433圖 516 整體水平變位云圖（X向，t=8）圖 517 整體水平變位云圖（Y向，t=8）圖 518 整體水平變位云圖2（Y向，t=8）圖 519 整體水平變位云圖3（Y向，t=8）圖 520 整體堅(jiān)向變位云圖（Z向，t=8）圖 521 基坑圍護(hù)連續(xù)墻水平變位云圖（X向，t=8）圖 522 基坑圍護(hù)連續(xù)墻水平變位云圖（Y向，t=8）圖 523 基坑支撐水平變位云圖（X向，t=8）圖 524 基坑支撐水平變位云圖（Y向，t=8）圖 525 核心筒支護(hù)樁水平變位云圖（X向，

42、t=8）圖 526 核心筒支護(hù)樁水平變位云圖（Y向，t=8）圖 527 地鐵站主體結(jié)構(gòu)水平變位云圖（Y向，t=8）圖 528 地鐵站主體結(jié)構(gòu)豎向變位云圖（Z向，t=8）圖 529 整體水平變位云圖（X向，t=12）圖 530 整體水平變位云圖（Y向，t=12）圖 531 地鐵站主體結(jié)構(gòu)水平變位云圖（Y向，t=12）圖 532 地鐵站主體結(jié)構(gòu)豎向變位云圖（Z向，t=12）5.7 結(jié)論本報(bào)告就基坑圍護(hù)的設(shè)計(jì)方案，建立了“地鐵-基坑-圍護(hù)”3D模型，充分考慮了土與圍護(hù)、土與地鐵主體結(jié)構(gòu)的空間作用，計(jì)算了基坑分區(qū)、分層開挖，分序支護(hù)引起的地面沉降及軌道的變位和內(nèi)力。從報(bào)告的計(jì)算成果看，基坑施工過程中，

43、引起軌道交通1號線主體結(jié)構(gòu)最大豎向位移為2.8mm，最大水平位移量為5.2mm，均小于控制值10mm；地鐵主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力的控制性參數(shù)均在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全承載范圍之內(nèi)；地面最大沉降量為8.3mm（位于基坑?xùn)|邊界中點(diǎn)的外側(cè)），也不大于按0.20H(一級)計(jì)算的閥值為45mm。所以，本基坑設(shè)計(jì)方案可以滿足設(shè)計(jì)的控制要求。上述計(jì)算分析結(jié)果表明，在正常施工條件下，按設(shè)計(jì)工況，基坑自身變形可以滿足一級基坑的變形控制等級要求，同時(shí)基坑開挖導(dǎo)致的地鐵站主體結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力增加均在結(jié)構(gòu)安全和正常使用要求的范圍內(nèi)。6 基坑施工風(fēng)險(xiǎn)及對工程的施工要求 6.1 對影響風(fēng)險(xiǎn)因素的分析識(shí)別6.1.1 基坑施工對地鐵結(jié)構(gòu)安全的

44、影響基坑施工對地鐵結(jié)構(gòu)安全的影響主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：1）基坑施工對地鐵結(jié)構(gòu)的運(yùn)營功能的影響基坑施工導(dǎo)致地鐵車站變形較大，超出運(yùn)營限界要求、導(dǎo)致軌道與道床的脫開、地鐵次生變形超過軌道扣件的調(diào)整量及接觸網(wǎng)的可調(diào)整量等危及地鐵列車運(yùn)行安全。2）基坑施工對地鐵結(jié)構(gòu)安全的影響基坑施工導(dǎo)致地鐵結(jié)構(gòu)變形過大，造成的地鐵結(jié)構(gòu)變形縫、誘導(dǎo)縫止水帶損壞，導(dǎo)致滲漏，影響車站使用。同時(shí)地鐵車站變形引起的次生內(nèi)力增量導(dǎo)致的車站結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生，同樣會(huì)造成車站滲漏，影響車站使用，造成地鐵結(jié)構(gòu)使用壽命的降低，影響車站使用的耐久性。6.1.2 基坑施工對地鐵結(jié)構(gòu)安全影響的危險(xiǎn)因素分析1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)鋼筋混凝土支護(hù)樁

45、樁體強(qiáng)度嚴(yán)重不足，縮頸，甚至斷樁，造成支護(hù)樁大變形，釀成基坑事故；鋼筋混凝土支護(hù)樁縱向鋼筋布錯(cuò)，導(dǎo)致抗彎強(qiáng)度不足，施工時(shí)候鋼筋數(shù)量偷工減料，造成強(qiáng)度降低，引起支護(hù)樁體折斷；鉆孔灌注樁施工過程中樁位與垂直度不符合設(shè)計(jì)要求，樁與樁之間的間距過大，導(dǎo)致止水帷幕開裂在基坑開挖過程中涌水、涌砂。鋼筋籠起吊過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)等等。2）支撐體系施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)支撐錨固體系的施工失誤也會(huì)引起工程事故，如井字形支撐長度長，且其交叉點(diǎn)的連接強(qiáng)度不足，造成支撐平面失穩(wěn)或扭曲；支撐體系中中間立柱由于軸心偏差過大，造成偏心受壓，導(dǎo)致中間柱失穩(wěn)最終使整體支撐體系失穩(wěn)破壞；各支撐桿件位置精度差，受力后桿件彎曲，附加彎矩超過設(shè)計(jì)值

46、，造成險(xiǎn)情；采用鋼支撐時(shí)，由于部分采用舊鋼管、再生鋼管以及薄壁鋼管，使得局部變形大，造成整體失穩(wěn)。鋼支撐未按要求施加預(yù)應(yīng)力，或預(yù)應(yīng)力偏小，造成支護(hù)樁變形過大鋼管支撐中細(xì)部焊縫質(zhì)量差而造成連接失穩(wěn)。在鋼筋混凝土支撐中，因混凝土施工質(zhì)量差而造成桿件被壓壞，存在圍檁壓壞、扭曲、斷裂風(fēng)險(xiǎn)；存在立柱及其支撐連接處破壞的風(fēng)險(xiǎn)等等。3）地下水處理體系施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)地下水處理體系施工中施工質(zhì)量差、止水帷幕失效而造成相鄰建筑物開裂、傾斜，相鄰道路開裂、塌陷，基坑水滿為患，坑壁坍塌。4）土石方施工風(fēng)險(xiǎn)（1）基坑超挖是施工單位常見的通病，主要由于施工單位追趕進(jìn)度、或麻痹大意造成的基坑超挖，開挖中支撐結(jié)構(gòu)的安裝未遵守先

47、撐后挖的原則，而是先挖后撐，或?yàn)榱耸┕し奖悖谕林烈欢ㄉ疃任醇皶r(shí)加撐，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大變形，甚至局部塌方或整體失穩(wěn)。另外，軟土地層中，基坑開挖時(shí)縱向土坡失穩(wěn)是一種發(fā)生較多、且極易造成人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)，基坑沒有分區(qū)、分層開挖，開挖高差太大改變原有土體的平衡狀態(tài)，土的抗剪強(qiáng)度降低，產(chǎn)生較大的水平位移，造成基坑滑坡。另外，在支撐體系的拆除過程中應(yīng)注意采取換撐措施，如設(shè)擋木，臨時(shí)支撐等，若支撐拆除后土壓力沒有換撐分組，會(huì)導(dǎo)致支護(hù)樁發(fā)生較大變形，甚至失穩(wěn)破壞。（2）深基坑施工中必須考慮時(shí)空效應(yīng)。在施工中要做到在軟土基坑的開挖中，適當(dāng)減少每步開挖土方的空問尺寸，并減少每步開挖后無支撐的基坑擋墻暴露時(shí)間。基

48、坑開挖完后，坑底暴露時(shí)間過長也會(huì)導(dǎo)致事故。因?yàn)椋娱_挖后，地基卸載，土體自重應(yīng)力減小，土體的彈性效應(yīng)將使坑底產(chǎn)生一定的回彈變形(隆起)。如果坑底暴露時(shí)間過長，加之基坑積水，使得粘性土吸水膨脹，回彈變形更大，可能會(huì)引起支撐體系的失穩(wěn)。如基坑暴露時(shí)間過長，未進(jìn)行墊層的施工，將導(dǎo)致設(shè)計(jì)中以混凝土墊層為一道支撐的設(shè)計(jì)方案未及時(shí)實(shí)施，支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形，發(fā)生基坑事故。5）施工管理以及安全意識(shí)風(fēng)險(xiǎn)（1）施工中隨意更改設(shè)計(jì)方案，盲目施工。如施工中隨意更改支護(hù)樁的長度、減小支護(hù)樁的嵌入深度，對事故樁不做處理，導(dǎo)致工程事故。支撐施工中，隨意更改支撐間距、支撐材料、減小斷面尺寸，導(dǎo)致支撐失穩(wěn)變形和支撐體系整

49、體失穩(wěn)。還有工程施工中隨意更改止水帷幕的設(shè)計(jì)，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的滲漏，水土流失，建筑物傾斜和地面沉陷開裂。（2）施工管理混亂，安全意識(shí)淡薄。如施工期間在基坑邊緣附近搭設(shè)辦公室、倉庫、材料庫、維修間甚至民工宿舍等工棚，對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的附加壓力，使其發(fā)生較大變形，容易出現(xiàn)滑坡或倒塌。施工單位一面從基坑排水，一面又將生活用水及大量的施工廢水無意識(shí)地傾倒在基坑邊緣，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)土壓力大幅度增加，引起支護(hù)結(jié)構(gòu)大變形。施工單位為了方便出土，隨意修改設(shè)計(jì)或破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)，在基坑邊開口或接斜坡的車道，使已封閉的支護(hù)結(jié)構(gòu)遭到破壞當(dāng)遇暴雨時(shí)，大量地表水和地下水夾帶泥砂通過豁口流入基坑，促使基坑壁出現(xiàn)位移和下

50、滑的險(xiǎn)情。相鄰基坑施工，一方基坑開挖、另一方基坑打樁，打樁產(chǎn)生的超孔隙水壓力，造成嚴(yán)重的擠土作用，使相鄰基坑的支護(hù)樁和工程樁嚴(yán)重位移同一個(gè)基坑工程，但基坑開挖、支護(hù)樁施工、支撐施工各為一施工隊(duì)，相互配合不好，導(dǎo)致嚴(yán)重超挖、錨撐跟不上，使支護(hù)結(jié)構(gòu)大變形，甚至破壞，基坑滑移。（3）深基坑工程施工中各工種、工序之間協(xié)調(diào)和保護(hù)不周。基坑開挖施工時(shí)，挖土機(jī)往往停在支護(hù)結(jié)構(gòu)附近，反鏟運(yùn)土、堆土或在基坑澆注混凝土?xí)r，混凝土攪拌車與泵車離支護(hù)結(jié)構(gòu)太近，或在邊坡頂堆放材料過多，均會(huì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)承受較大的動(dòng)靜荷載，當(dāng)超出設(shè)計(jì)安全儲(chǔ)備時(shí)便發(fā)生過大變形。土方開挖過程中，挖土機(jī)械隨意碰撞支撐系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)及支護(hù)結(jié)構(gòu)，造成

51、支錨體系和支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的連接處破壞，產(chǎn)生事故隱患。基坑開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，清底措施不力，發(fā)生事故施工期間，對附近水管保護(hù)不力，使得水管滲漏，沖走樁間土，并使基坑周圍土體大量進(jìn)水，支護(hù)結(jié)構(gòu)荷載大增，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，發(fā)生深基坑事故。6）周圍環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)周邊同期基坑施工失穩(wěn)而導(dǎo)致的本基坑連鎖反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。由于地下管線損壞、變形、開裂、導(dǎo)致的基坑風(fēng)險(xiǎn)。如由于亂挖亂填；亂堆亂棄；導(dǎo)致管線破損，造成異常涌水，易引起側(cè)壁塌陷。周邊作業(yè)環(huán)境改變造成排水不暢，灌淹基坑，基坑水滿為患，坑壁坍塌。7）施工環(huán)境保護(hù)管理風(fēng)險(xiǎn)施工過程中應(yīng)妥善處理開挖出的棄土，禁止在基坑頂部堆放棄土及其他附加荷載，以免造成邊坡失穩(wěn)或其他事故；大樓

52、深基坑施工過程中臨時(shí)交通道路的各項(xiàng)安全防護(hù)不當(dāng)時(shí)，存在安全隱患。施工期間臨時(shí)交通標(biāo)志、標(biāo)線的設(shè)置不當(dāng)。運(yùn)輸車輛的運(yùn)行及場地各區(qū)不設(shè)安全標(biāo)志或設(shè)置不當(dāng)，都存在著不安全因素；施工作業(yè)帶邊界不清，無柵欄擋板，保安燈、閃光等易造成車輛亂行，非施工人員進(jìn)入現(xiàn)場影響施工現(xiàn)場混亂，遭受破壞。6.2 基坑工程對施工的要求1、施工單位應(yīng)對271地塊基坑施工期間的對地鐵結(jié)構(gòu)工程存在的危險(xiǎn)有害因素有充分的認(rèn)識(shí)，其風(fēng)險(xiǎn)包含但不限于上述分析。并應(yīng)制定詳盡的應(yīng)急預(yù)案，嚴(yán)格施工管理。2、施工時(shí)，需要確定合理的施工方案，嚴(yán)格控制施工工藝，提高施工質(zhì)量，有效利用時(shí)空效應(yīng)的規(guī)律，盡可能縮短圍護(hù)結(jié)構(gòu)無支撐暴露時(shí)間、寬度和深度等，嚴(yán)

53、格控制挖土出土的時(shí)限要求，把由于近接基坑開挖帶來的影響降到最低。3、271地塊基坑深度與地鐵星海街站的埋深相當(dāng)，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地鐵設(shè)施的凈距離為9.2m，處于基坑的影響范圍內(nèi)，對既有地鐵設(shè)施造成影響是必然的。但這種影響的大小與基坑深度、開挖空間大小、開挖施工組織（特別是開挖布序、開挖時(shí)間及開挖方量，及時(shí)澆筑支撐等）、基坑周邊堆載、基坑降水、止水效果及措施眾多因素密切相關(guān)。因此，271地塊基坑需要確定合理的施工方案和應(yīng)急措施。4、應(yīng)加強(qiáng)基坑工程的質(zhì)量檢測，嚴(yán)格控制施工參數(shù)，完善施工工藝，以確保鉆孔灌注樁、三軸攪拌樁止水帷幕、旋噴樁成孔質(zhì)量，如可在鉆孔灌注樁中摻入一定量膨閏土等。由于地層土的粉性比

54、較重，支護(hù)結(jié)構(gòu)如果發(fā)生滲漏將對基坑和周邊環(huán)境造成不利影響，因此在基坑開挖階段一旦發(fā)生管涌冒砂等現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)急措施控制水土流失。5、應(yīng)在現(xiàn)場預(yù)備搶險(xiǎn)物質(zhì)、設(shè)備、人員，確保每天24小時(shí)能快速及時(shí)處理各類基坑施工險(xiǎn)情，搶險(xiǎn)物質(zhì)、設(shè)備等須經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)理驗(yàn)收確認(rèn)，滿足搶險(xiǎn)施工要求后方能開展正常施工作業(yè)。6、施工前須進(jìn)一步探明周邊管線（含改移后的管線）和構(gòu)筑物基礎(chǔ)的坐標(biāo)、埋深及材質(zhì)，并與權(quán)屬單位落實(shí)保護(hù)方案。圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)首先取得管線改遷單位的設(shè)計(jì)圖，確保所有管線已遷改出基坑范圍。在地下管線深度影響范圍內(nèi)開挖土體時(shí)小心謹(jǐn)慎和加強(qiáng)防護(hù)，如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)提出，以便妥善處理。對于基坑內(nèi)、外的廢棄管線需采取挖

55、除、封堵等處理措施，以免影響基坑施工。對于基坑附近的重要管線，如煤氣管、供水管等，需采取直接法進(jìn)行布點(diǎn)，以監(jiān)測其位移和沉降。7、對基坑與地鐵之間的地面重型車輛進(jìn)行限制。8、降壓降水必須設(shè)雙電源，降水中途不得中斷電源，中止降水。開挖前進(jìn)行電源切換試驗(yàn)，確保電源供應(yīng)的可靠性，保證在緊急停電情況下10分鐘內(nèi)電源到位。9、考慮到蘇州本地雨水較多，基坑周邊多為硬化路面，基坑周圍上部應(yīng)做好排水工作，防止雨水流入基坑，基坑頂部設(shè)置截水溝，地表裂縫處應(yīng)予封堵，并注意排走地勢低凹處的集水，防止地表水流入基坑內(nèi)和沖刷基坑內(nèi)土體邊坡，基坑內(nèi)設(shè)置排水溝，及時(shí)排除滲水。10、混凝土支撐及棧橋的拆除應(yīng)采用人工拆除。11、

56、下一步施工組織設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)設(shè)計(jì)工況，并考慮時(shí)空效應(yīng)的影響，減少基坑施工引起的地鐵結(jié)構(gòu)位移和地面變形。12、基坑施工過程中應(yīng)做好施工監(jiān)測，堅(jiān)持信息化施工，及時(shí)準(zhǔn)確的對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時(shí)調(diào)整開挖施工參數(shù)，把施工風(fēng)險(xiǎn)降至最低。7 控制目標(biāo)的確定及對271地塊基坑工程的建議7.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移控制目標(biāo)的確定7.1.1 地鐵安全保護(hù)區(qū)及保護(hù)指標(biāo)地鐵周圍設(shè)置安全保護(hù)區(qū)，安全保護(hù)區(qū)的范圍為地下車站外邊線外側(cè)50米內(nèi)；在此范圍內(nèi)進(jìn)行建（構(gòu)）筑物或地下工程施工作業(yè)，其方案應(yīng)送報(bào)相關(guān)部門進(jìn)行技術(shù)審查，并采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施。地鐵工程(外邊線)兩側(cè)的鄰近5m范圍內(nèi)不能進(jìn)行任何工程活動(dòng)。在臨近地

57、鐵施工作業(yè)影響下，需對地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)施進(jìn)行安全評估與監(jiān)控，重點(diǎn)控制地鐵變形。鄰近施工引起的地鐵結(jié)構(gòu)沉降量及水平位移量20mm，包括各種加載和卸載的最終位移量；在271地塊基坑施工期間，引起的地鐵結(jié)構(gòu)沉降量及水平位移量10mm。由于建筑物垂直荷載(包括基礎(chǔ)地下室)及降水、注漿等施工因素而引起的地鐵隧道外壁附加荷載20kPa。由于打樁振動(dòng)、爆炸產(chǎn)生的震動(dòng)隧道引起的峰值速度2.5cm/s。7.1.2 監(jiān)測目標(biāo)的確定施工監(jiān)測是保證基坑安全、控制地面沉降，確保沿線建(構(gòu))筑物和地下設(shè)施正常使用的必要條件。憑借監(jiān)測數(shù)據(jù)可對施工中將要出現(xiàn)的問題通過改進(jìn)各項(xiàng)施工參數(shù)來解決。（1）基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測：在基坑鉆孔灌

58、注樁鋼筋籠中綁扎測斜管。（2）地表沉降監(jiān)測布點(diǎn)地表沉降監(jiān)測網(wǎng)，既在現(xiàn)場布置平行于車站的軸線的沉降監(jiān)測點(diǎn)和垂直于車站軸線的沉降監(jiān)測點(diǎn)。平行于車站軸線的監(jiān)測點(diǎn)一般情況每30m布設(shè)一點(diǎn)，垂直于隧道軸線的沉降根據(jù)地表情況布置，建議本區(qū)段設(shè)計(jì)4段監(jiān)測斷面。（3）基坑隆起監(jiān)測（4）地下水位觀測（5）地鐵車站變形監(jiān)測地鐵車站變形監(jiān)測應(yīng)包括以下內(nèi)容：車站最終絕對沉降量（或隆起量）及水平位移量，車站日沉降量（或隆起量）和水平位移量，縱向變形曲線，車站結(jié)構(gòu)縫的張開量。當(dāng)監(jiān)測值超過變形控制指標(biāo)允許值的1/2時(shí)立即報(bào)相關(guān)單位，采取必要措施進(jìn)行保護(hù)。（6）加強(qiáng)各基坑及地鐵車站變形監(jiān)測的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各方信息及時(shí)共享，使各方

59、能夠及時(shí)采取措施，平時(shí)加強(qiáng)基坑巡視，保證基坑及地鐵車站的安全。7.2 對271地塊基坑工程的建議1、基坑工程風(fēng)險(xiǎn)性較高，以上綜合基坑施工期間的風(fēng)險(xiǎn)影響，對地鐵結(jié)構(gòu)工程存在的危險(xiǎn)有害因素，希望通過建設(shè)單位堅(jiān)強(qiáng)對施工隊(duì)伍或監(jiān)理單位管理進(jìn)行有效控制和防止，工程建設(shè)期間的安全風(fēng)險(xiǎn)評估及施工安全管理工作需要建設(shè)單位按有關(guān)程序組織施工技術(shù)方案評審解決。同時(shí)上述對施工單位的要求，應(yīng)包含不限于上述要求，建議由有經(jīng)驗(yàn)、較強(qiáng)實(shí)力、管理完善和良好口碑的施工單位來施工。2、將原臨近地鐵站一側(cè)的A8501200攪拌樁止水帷幕改為雙排A8501200三軸攪拌樁止水帷幕，以確保地鐵側(cè)止水帷幕的效果，減少漏水漏砂的可能。3、

60、圍護(hù)樁與三軸攪拌樁加固體之間間隙采用旋噴樁加固，并補(bǔ)充明確止水帷幕、鉆孔灌注樁、地基加固及圍護(hù)樁與加固體之間旋噴樁加固的施工順序。4、由于基地多位于層粉質(zhì)粘土，根據(jù)本地工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，降水后，土體性能提高比較多，建議適當(dāng)降低坑底降水深度，以加固土體。5、圍護(hù)設(shè)計(jì)單位應(yīng)明確降壓井運(yùn)行時(shí)間，按需降水。6、考慮到降承壓水影響范圍較大，建議比選坑中坑隔斷承壓水的方案；以減少降承壓水對影響范圍內(nèi)更為薄弱的地鐵隧道結(jié)構(gòu)的影響。7、建議地鐵結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間應(yīng)增設(shè)不少于4口水位觀測井，并在開挖前進(jìn)行預(yù)降水試驗(yàn)，驗(yàn)證止水帷幕的有效性。進(jìn)一步細(xì)化基坑降水設(shè)計(jì)方案。坑內(nèi)疏干降水必須待形成封閉的止水帷幕后方可進(jìn)行，承

61、壓水降水施工應(yīng)按“時(shí)按需降”降水，通過坑外設(shè)置的水位監(jiān)測孔監(jiān)測墻體內(nèi)降水對墻外水位的影響，防止因坑內(nèi)降水導(dǎo)致坑外地基土以及地鐵結(jié)構(gòu)的沉降。8、圍護(hù)設(shè)計(jì)單位應(yīng)明確要求降水施工在加固施工之后實(shí)施。9、降水、加固等都屬于施工擾動(dòng)，由于施工本身造成了土體的變形和強(qiáng)度降低，嚴(yán)重的造成水土流失等。對于粉性土體，成孔的難度比較大，側(cè)壁容易坍塌，成槽穩(wěn)定性差，容易導(dǎo)致土體較大變形，不僅影響樁的施工質(zhì)量，而且導(dǎo)致周邊土體的側(cè)向變形加大。因此應(yīng)嚴(yán)格控制圍護(hù)樁施工造成的施工擾動(dòng)。10、應(yīng)明確棧橋的布置，方便基坑施工，減少土方開挖作業(yè)時(shí)間，制定詳盡的挖土方案，分層開挖土體的應(yīng)細(xì)化。11、考慮到電梯井處結(jié)構(gòu)工程量，建議

62、電梯井處坑中坑待周邊底板結(jié)構(gòu)形成強(qiáng)度后再行開挖、施工，以減少大基坑挖到坑底時(shí)的暴露時(shí)間，降低基坑風(fēng)險(xiǎn)。計(jì)算分析表明，坑中坑開挖后對基坑本身及地鐵設(shè)施并無明顯新增的影響。但仍應(yīng)嚴(yán)格按照坑中坑的設(shè)計(jì)方案，精心組織施工方案，加強(qiáng)地下水位和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測。出現(xiàn)緊急情況應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)急保護(hù)措施。12、應(yīng)明確材料運(yùn)輸及出土方向，重車行走應(yīng)避開車站與基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間地面。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制蘇華路側(cè)基坑外側(cè)地面超載，特別是基坑的開挖施工期間，避免因重車行走而帶來較大地面超載加大圍護(hù)體的變形，應(yīng)采取有效的控制措施，并應(yīng)明確具體措施，并建議設(shè)置路面沉降觀測點(diǎn)。13、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地下室之間間隙應(yīng)填充密實(shí)，避免由于不密實(shí)

63、導(dǎo)致車站結(jié)構(gòu)的偏載而產(chǎn)生的變形。并建議換撐平面布置圖，換撐板帶的設(shè)置應(yīng)能方便灌注樁和地下室外墻間隙的填實(shí)。14、周邊同期施工基坑較多，建議方案中增加周邊基坑施工風(fēng)險(xiǎn)對本基坑的安全影響的風(fēng)險(xiǎn)源相關(guān)內(nèi)容。施工過程中，應(yīng)協(xié)調(diào)臨近基坑施工對本工程的影響，并協(xié)調(diào)盡量減少交叉施工對基坑施工的影響。15、建議靠地鐵側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移、地面沉降報(bào)警值按計(jì)算值0.8選用，并加強(qiáng)信息化管理，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)和施工措施。地鐵結(jié)構(gòu)的監(jiān)測與基坑工程自身的監(jiān)測單位應(yīng)相互通報(bào)監(jiān)測數(shù)據(jù)，并及時(shí)提交給業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位。一旦地鐵結(jié)構(gòu)變形報(bào)警，應(yīng)立即采取保護(hù)措施。16、本基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案應(yīng)報(bào)軌道公司審批。本基坑工程的施工方案、監(jiān)測方案等還須報(bào)軌道公司批準(zhǔn)。