陳江 陽(yáng)軍生 陳思明 張學(xué)民 歐雪峰

摘要：以深圳地鐵車(chē)公廟交通樞紐7 & 9號(hào)線(xiàn)車(chē)站深基坑工程為研究背景，選取典型的監(jiān)測(cè)斷面，埋置混凝土應(yīng)變計(jì)，進(jìn)行地下連續(xù)墻的內(nèi)力測(cè)試，分析了連續(xù)墻在深基坑開(kāi)挖過(guò)程中的內(nèi)力變化規(guī)律，并對(duì)連續(xù)墻的安全性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得到以下結(jié)論：隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，地下連續(xù)墻的內(nèi)力變化越發(fā)明顯，基坑負(fù)二層和負(fù)三層開(kāi)挖對(duì)連續(xù)墻的內(nèi)力變化影響較大，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注和監(jiān)測(cè)；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)得到兩側(cè)地下連續(xù)墻的內(nèi)力變化并非完全一致，主要受到緊鄰基坑開(kāi)挖和周邊建筑物的影響；最后計(jì)算得到地下連續(xù)墻處于安全狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：地下連續(xù)墻；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試；彎矩；安全系數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU28

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-4764（2016）03-0012-06

Abstract：A typical measurement-section was selected， and concrete strain meters were embedded to make measurement for diaphragm walls on the construction of Station of Metro Line 7&9 of Chegongmiao Station of Shenzhen Metro. The internal force change of diaphragm walls was discussed， and the reliability of diaphragm walls was evaluated. Results showed that with the increasing of the excavation depth of foundation pits， the variation of stresses of diaphragm walls was observable. According to the strain data from field measurement， safety factors of diaphragm walls were calculated， which turned out to meet national code. Meanwhile， it can be concluded that diaphragm walls were in the safe status. In the end， the variation relationship of their internal force， which would provide some references for the design and construction of similar projects in the future， was obtained.

Keywords：diaphragm wall； field measurement； bending moments； safety factor

隨著中國(guó)城市地鐵的大規(guī)模建設(shè)，施工中常遇到一些問(wèn)題，尤其是地鐵車(chē)站深基坑施工的安全性，受到了工程建設(shè)者和專(zhuān)家的廣泛關(guān)注。為了確保深基坑施工過(guò)程的安全，對(duì)地下連續(xù)墻在施工過(guò)程中的受力變化規(guī)律進(jìn)行研究十分必要。由于缺少對(duì)地下連續(xù)墻內(nèi)力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)地下連續(xù)墻在施工過(guò)程中的受力變化規(guī)律進(jìn)行研究就比較困難，因此，對(duì)連續(xù)墻進(jìn)行內(nèi)力測(cè)試是直接和有效的手段。

對(duì)地下連續(xù)墻的研究，許多學(xué)者通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)水平位移監(jiān)測(cè)來(lái)進(jìn)行。Emilios等[1]研究了地下連續(xù)墻的成槽和澆筑過(guò)程中對(duì)周邊建筑物的影響，但對(duì)連續(xù)墻的內(nèi)力沒(méi)有研究；Anthony等[2]、Wyjadlowski等[3]對(duì)地下連續(xù)墻在基坑開(kāi)挖過(guò)程中的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究；在地下連續(xù)墻內(nèi)力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方面，石鈺鋒等[4]通過(guò)對(duì)連續(xù)墻進(jìn)行水平位移的實(shí)測(cè)，得到了偏壓基坑地下連續(xù)墻的水平位移變化規(guī)律，并對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)；王樹(shù)英等[5]通過(guò)埋置混凝土應(yīng)變計(jì)得到結(jié)構(gòu)底板的內(nèi)力變化規(guī)律；Yasushi等[6]、Paolo等[7]、Chu等[8]、Nicoleta等[9]通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值分析對(duì)地下連續(xù)墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)；Luis等[10-11]通過(guò)數(shù)值分析研究了雙層地下連續(xù)墻受力變化規(guī)律；Tan等[12]對(duì)上海大型基坑開(kāi)挖對(duì)連續(xù)墻和結(jié)構(gòu)板的水平位移和豎向位移以及周邊建筑物的沉降進(jìn)行了研究，為上海地區(qū)地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)和施工提出了一些建議。

大多數(shù)學(xué)者的研究都通過(guò)數(shù)值模擬的方法來(lái)分析基坑開(kāi)挖過(guò)程中地下連續(xù)墻的內(nèi)力和位移的變化，對(duì)基坑開(kāi)挖過(guò)程中地下連續(xù)墻的現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)力測(cè)試方面研究較少。本文以深圳地鐵車(chē)公廟交通樞紐7 & 9號(hào)線(xiàn)地鐵車(chē)站基坑為研究背景，選擇典型的監(jiān)測(cè)斷面，埋置混凝土應(yīng)變計(jì)，進(jìn)行了地下連續(xù)墻內(nèi)力測(cè)試，獲得了地下連續(xù)墻的軸力和彎矩變化規(guī)律。

1 工程概況

車(chē)公廟樞紐站為既有地鐵1號(hào)線(xiàn)與新建7 & 9、11號(hào)線(xiàn)綜合換乘樞紐站，位于深圳市福田區(qū)深南大道與香蜜湖路交叉處西南角。7 & 9號(hào)線(xiàn)車(chē)站基坑緊鄰香蜜湖立交橋和換乘大廳基坑以及物業(yè)開(kāi)發(fā)基坑，車(chē)站整體為地下3層三柱四跨結(jié)構(gòu)，車(chē)站全長(zhǎng)315 m，監(jiān)測(cè)斷面所在的蓋挖逆作段基坑長(zhǎng)246.54 m，基坑寬41.2 m，深約25.3～26.4 m；7 & 9號(hào)線(xiàn)車(chē)公廟站基坑均采用1 m厚地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)[13]（如圖1、圖2所示）。

地層情況主要為粉質(zhì)粘土，礫質(zhì)粘土，全風(fēng)化花崗巖，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（如圖3所示）。

2 地下連續(xù)墻內(nèi)力測(cè)試方案

根據(jù)車(chē)公廟站換乘樞紐總平面圖并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，準(zhǔn)備在地下連續(xù)墻E6和W7各埋設(shè)7對(duì)智能混凝土應(yīng)變計(jì)；共計(jì)28個(gè)智能混凝土應(yīng)變計(jì)（如圖3、圖4所示）。在連續(xù)墻不同深度不同位置的主筋上埋置混凝土應(yīng)變計(jì)，固定在連續(xù)墻不同深度位置內(nèi)外側(cè)豎向主筋上，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)統(tǒng)一引到冠梁上部。

3 連續(xù)墻內(nèi)力測(cè)試的結(jié)果分析

3.1 地下連續(xù)墻E6的內(nèi)力測(cè)試結(jié)果分析

2014年1月17日，地下連續(xù)墻E6冠梁施工完成后，開(kāi)始采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，從圖5和圖6可以看出：

1） 從頂板覆土開(kāi)始開(kāi)挖（2月27日），地下連續(xù)墻的應(yīng)變值發(fā)生明顯變化，從地下連續(xù)墻E6測(cè)點(diǎn)最大的拉應(yīng)變?yōu)?13 με，地下連續(xù)墻N21測(cè)點(diǎn)最大壓應(yīng)變?yōu)?392 με；2） 由于地下連續(xù)墻E6的許多混凝土應(yīng)變計(jì)已經(jīng)損壞，所以圖6和圖7的應(yīng)變曲線(xiàn)未呈現(xiàn)明顯的對(duì)稱(chēng)性；3） 隨著基坑的開(kāi)挖深度增加，大多數(shù)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值變化明顯；工序8和工序9施工時(shí)，混凝土應(yīng)變計(jì)的測(cè)試數(shù)據(jù)變化幅度最大；4） 每道工序在埋置混凝土測(cè)試元件附近施工時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值變化較大，各條曲線(xiàn)表現(xiàn)為波動(dòng)明顯，在遠(yuǎn)離埋置混凝土測(cè)試元件施工時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值變化很小，各條曲線(xiàn)表現(xiàn)為平滑；5） d51、d52和d32測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值變化較大，主要由于這幾個(gè)測(cè)點(diǎn)的混凝土應(yīng)變計(jì)埋深較淺，受開(kāi)挖的擾動(dòng)的影響較大。施工完成后，混凝土應(yīng)變計(jì)的測(cè)試數(shù)據(jù)變化很小，最后趨于穩(wěn)定。

根據(jù)混凝土應(yīng)變計(jì)測(cè)得應(yīng)變值，計(jì)算地下連續(xù)墻E6的軸力和彎矩，如圖7和圖8所示。從圖7看出，在工序8（開(kāi)挖車(chē)站基坑的負(fù)2層）之前，地下連續(xù)墻的軸力變化較小，但是，從工序7（施作車(chē)站第1層中板）開(kāi)始，連續(xù)墻軸力變化逐漸增大，工序10（開(kāi)挖車(chē)站基坑的負(fù)3層）完成后軸力值最大達(dá)到-7 585 kN，而從工序8到工序10，地下連續(xù)墻埋深15.5 m處，測(cè)點(diǎn)軸力從-1 395 kN變?yōu)? 585 kN，因此，工序8到工序10，對(duì)地下連續(xù)墻軸力的影響較大。

從圖8看出，在工序8之前，各工序之間地下連續(xù)墻的彎矩變化不大，但是，隨著開(kāi)挖深度的增加，彎矩變化越來(lái)越大，工序9（施作車(chē)站第2層中板）之后，最大彎矩值出現(xiàn)在埋深15.5 m處，最大值為-2 099 kN·m。從圖8看出，工序9和工序10的彎矩曲線(xiàn)變化最大，說(shuō)明工序8到工序10，對(duì)地下連續(xù)墻的彎矩影響較大，彎矩計(jì)算結(jié)果與軸力計(jì)算結(jié)果規(guī)律相類(lèi)似。因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，一些混凝土應(yīng)變計(jì)遭到了破壞，所以軸力和彎矩曲線(xiàn)變短。

3.2 地下連續(xù)墻W7的內(nèi)力測(cè)試結(jié)果分析

2014年1月20日，地下連續(xù)墻W7開(kāi)始采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，從圖9和圖10可以看出：

1）從頂板覆土開(kāi)始開(kāi)挖（2月20日），地下連續(xù)墻的應(yīng)變值發(fā)生明顯變化，地下連續(xù)墻W7測(cè)點(diǎn)最大拉應(yīng)變?yōu)?96 με，最大壓應(yīng)變?yōu)?436 με；2） 隨著基坑的開(kāi)挖深度增加，大多數(shù)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，工序8和工序9施工時(shí)，混凝土應(yīng)變計(jì)的測(cè)試數(shù)據(jù)變化幅度最大；3） 每個(gè)工序在埋置混凝土測(cè)試元件附近施工時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值變化較大，各條曲線(xiàn)表現(xiàn)為波動(dòng)明顯，在遠(yuǎn)離埋置混凝土測(cè)試元件施工時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值變化很小，各條曲線(xiàn)表現(xiàn)為平滑；4） c41、c51、c52和c61測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值變化較大，受開(kāi)挖的擾動(dòng)的影響較大；5） c71和c72測(cè)點(diǎn)埋深最深，在基坑開(kāi)挖面以下，所以測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值受基坑開(kāi)挖的影響較小。施工完成后，混凝土應(yīng)變計(jì)的測(cè)試數(shù)據(jù)變化很小，最后趨于穩(wěn)定。E6和W7兩幅地下連續(xù)墻的測(cè)試數(shù)據(jù)變化規(guī)律整體相似。

根據(jù)混凝土應(yīng)變計(jì)測(cè)得應(yīng)變數(shù)值，計(jì)算地下連續(xù)墻W7的軸力和彎矩，如圖11和圖12所示。從圖11看出，在工序7之前，地下連續(xù)墻的軸力變化較小，工序9后軸力最大，達(dá)到8 439 kN。從工序8到工序10，地下連續(xù)墻埋深15.5 m處，測(cè)點(diǎn)軸力從-230 kN變?yōu)? 439 kN，說(shuō)明工序8到工序10對(duì)地下連續(xù)墻軸力的影響較大。西側(cè)連續(xù)墻W7總體變化規(guī)律與東側(cè)連續(xù)墻E6相似。

從圖12看出，在工序7之前，各工序之間地下連續(xù)墻的彎矩變化不大，但是，隨著開(kāi)挖深度的增加，彎矩變化越來(lái)越大，工序8之后，最大彎矩值出現(xiàn)在工序8，最大值為-2 318 kN·m。從工序8完成到工序10，地下連續(xù)墻W7埋深15.5 m處，彎矩值從-359 kN·m變?yōu)?2 209 kN·m。由于地下連續(xù)墻W7是7&9號(hào)線(xiàn)車(chē)站基坑和換乘大廳基坑的共用連續(xù)墻，受換乘大廳的基坑開(kāi)挖的影響較大。從圖12看出，工序8到工序10的彎矩曲線(xiàn)變化較大，說(shuō)明工序8到工序10對(duì)地下連續(xù)墻的擾動(dòng)較大。地下連續(xù)墻W7彎矩計(jì)算結(jié)果與軸力計(jì)算結(jié)果的規(guī)律相類(lèi)似。

4 地下連續(xù)墻E6和W7的安全性評(píng)價(jià)

為了分析基坑開(kāi)挖對(duì)地下連續(xù)墻安全性的影響，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[14]和截面配筋，計(jì)算得到地下連續(xù)墻E6、W7的抗彎承載力，并結(jié)合實(shí)測(cè)內(nèi)力計(jì)算數(shù)據(jù)，計(jì)算得到測(cè)試斷面連續(xù)墻的安全系數(shù)。如圖13所示，地下連續(xù)墻的最小安全系數(shù)出現(xiàn)在連續(xù)墻E6，最小安全系數(shù)為2.6，地下連續(xù)墻E6主要受到鄰近香蜜湖立交橋的高路堤的擠壓影響，受到軸力和彎矩要比另一側(cè)地下連續(xù)墻W7的軸力和彎矩大。滿(mǎn)足規(guī)范《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》[15]的最小安全系數(shù)2.2的要求，說(shuō)明地下連續(xù)墻E6和W7處于安全狀態(tài)，地下連續(xù)墻是穩(wěn)定安全的。

5 結(jié) 論

以深圳地鐵車(chē)公廟交通樞紐7 & 9號(hào)線(xiàn)車(chē)站深基坑工程為背景，選取典型的監(jiān)測(cè)斷面，埋置混凝土應(yīng)變計(jì)，進(jìn)行深基坑的地下連續(xù)墻內(nèi)力測(cè)試，得到以下結(jié)論：

1）隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，地下連續(xù)墻的內(nèi)力變化越發(fā)明顯，表現(xiàn)為7 & 9號(hào)線(xiàn)車(chē)站基坑負(fù)3層土體開(kāi)挖的軸力和彎矩值大于負(fù)2層土體開(kāi)挖的軸力和彎矩值，負(fù)2層土體開(kāi)挖的軸力和彎矩值明顯大于負(fù)1層土體開(kāi)挖的軸力和彎矩值。工序8到工序10對(duì)地下連續(xù)墻的內(nèi)力變化影響較大，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注和監(jiān)測(cè)。

2）由于受到緊鄰基坑開(kāi)挖和周邊建筑物的影響，7 & 9號(hào)線(xiàn)車(chē)站深基坑兩側(cè)的地下連續(xù)墻E6和W7的軸力和彎矩變化曲線(xiàn)并非完全一致。

3）根據(jù)實(shí)測(cè)應(yīng)變數(shù)據(jù)，計(jì)算得到連續(xù)墻的安全系數(shù)，地下連續(xù)墻W7的最小安全系數(shù)為2.95，地下連續(xù)墻E6的最小安全系數(shù)為2.6，說(shuō)明地下連續(xù)墻處于安全狀態(tài)，地下連續(xù)墻E6和W7是穩(wěn)定安全的，但是地下連續(xù)墻E6最小安全系數(shù)較小，主要受到鄰近香蜜湖立交橋的高路堤的擠壓影響，所以，連續(xù)墻設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮周邊環(huán)境的影響。

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（編輯 王秀玲）