1 工程概况

某市地铁A车站，东西长200 m，南北宽85 m，基坑开挖深度20～25 m。A车站基坑北面相距15 m有一栋高层建筑，高层建筑为33层住宅，结构形式为剪力墙。

基坑开挖土层主要为粘性土，从上至下依次为：杂填土、粉质粘土、中粗砂等，结合现场测试及室内土工试验，汇总土层基本物理力学参数如表1所示。

基坑围护结构采用地下连续墙，接口采用12 mm厚工字钢板焊接，宽度为750 mm。

 

表1 基本物理力学指标

  

参数杂填土粉质粘土中粗砂土层厚度/m0.8^2.29.6^16.410.7^13.9重度/(kN/m3)1.52.102.30弹性模量/MPa———3032粘聚力/kPa———45.723.50摩擦角/°———3.1028.10泊松比———0.320.31

工程采用“┐┌”型导墙，墙顶标高高于场平标高200 mm，导墙深1.5 m。导墙采用C30混凝土，HRB400、HPB300钢筋现场浇筑成型，钢筋保护层厚度25 mm。

2 连续墙基坑施工过程数值模拟分析

2.1 数值模型建立

为模拟车站基坑采用地下连续墙支护控制效果，借助ABAQUS有限元分析软件构建三维数值模型。结合设计尺寸及尽可能降低模型边界约束对计算精度的影响，数值模型东西长取300 m，南北宽取200 m，沿竖向深度50 m。

为确保深基坑施工期紧邻高层建筑能够满足安全使用，在高层建筑临近基坑侧墙体上布置观测点，测试高层建筑倾斜程度。由测试结果图3可知：高层建筑结构侧向变形随着时间变化呈波动性增长趋势，最终稳定时的最大变形量约为0.9 mm，相对较小。

综上数值计算结果可知，地铁车站基坑支护施工过程中，地下连续墙壁槽与墙体稳变形均相对较小，整体稳定性较高，验证了其支护控制效果较好。

2.2 计算结果及分析

由此可见，紧邻高层建筑地铁车站深基坑采用地下连续墙支护结构后，基坑开挖壁槽及后做墙体整体稳定性较高，受高层建筑荷载影响程度较小。

  

图1 连续墙壁槽施工模拟云图

地下连续墙制成后，基坑进行开挖。结合计算结果(见图3)可知：地下连续墙侧向变形呈现非线性特征；距离地表较近时变形较小，仅为0.22 mm左右，随深度增加，变形量逐渐变大，在距离地表约16 m处达到最大值，为3.4 mm左右，然后又突然变小，主要由于连续墙底端受土体约束作用。

  

图2 连续墙侧向变形曲线图

由图1可知：连续墙壁槽开挖后，受侧向土压力作用，基坑土层主要表现为斜向下方向发生位移，最大位移约为1.11 mm；壁槽底部塑性区有破坏趋势，但是整体塑性应变相对较小，约为0.11。简言之，壁槽开挖施工稳定性较高。

数值模型中，模型网格以结构化划分技术划分，单元类型采用八节点六面体缩减积分单元；岩土材料采用摩尔库伦本构模型模拟，其它材料采用线弹性本构模型；整个模型计算过程中仅考虑重力场作用；模型涉及材料均假设为各项同性均值；高层建筑荷载以均布荷载形式施加；数值模型四周限制法向位移，底边采用固定约束；考虑实际工况，计算分两部分进行：壁槽开挖稳定分析和连续墙施作结束后工作稳定性；模型计算所需参考数据如表1所示。

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3 高层建筑测试数据分析

国外对于步进式直线压电驱动器的研究开始于上世纪六十年代，国内的相关研究略晚于国外，起步于九十年代。多年来，有越来越多的大学和研究机构深入研究了步进式直线压电驱动器，取得了丰富的研究成果。

  

图3 现场测试数据随时间变化曲线

地下连续墙壁槽主要借助泥浆护臂达到稳定目的，施工期风险与地质条件、开挖宽度和深度密切相关。借鉴方案设计中壁槽开挖宽度为20 m，直接开挖至基坑底设计标高；结合局部计算结果，对壁槽开挖稳定性进行分析。

4 结 论

(1)结合数值模型分析可知连续墙壁槽开挖后，最大位移约为1.11 mm，壁槽底部塑性区有破坏趋势，但塑性应变相对较小，约为0.11，验证壁槽开挖施工稳定性较高。

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(2)地下连续墙侧向变形沿深度呈现非线性特征；距离地表较近时变形较小，仅为0.22 mm左右，在距离地表约16 m处达到最大值，为3.4 mm左右。

(3)紧邻高层建筑荷载对基坑施工影响相对较小，相比不考虑建筑荷载作用，考虑建筑荷载作用条件下地下连续墙侧向位移增长仅为0.2 mm；车站施工亦不影响高层建筑结构正常服役，车站施工期高层建筑侧向位移控制在0.9 mm以内。

参考文献：

[1] 刘念武，龚晓南，楼春晖. 软土地基中地下连续墙用作基坑围护的变形特性分析[J]. 岩石力学与工程学报，2014，33(S1):2707-2712.

[2] 丁勇春，李光辉，程泽坤，等. 地下连续墙成槽施工槽壁稳定机制分析[J]. 岩石力学与工程学报，2013，32(S1):2704-2709.