摘要：现阶段，我国地铁工程的建设数量逐步增多。地铁车站基坑开挖过程中易出现失稳的情况，针对某车站具体情况，通过对地质情况分析和力学计算，分析了其开挖过程对已有结构的影响分析，采取了有效措施，预防了两者失稳现象的发生，采用相关技术手段针对施工中易出现的问题，采取了有效措施，通过实际证明了所采取的技术手段的有效性。
关键词：地铁车站；基坑；稳定性
引言
在我国，随着城市地铁、地下综合管廊等大量地下工程的迅速发展，地下空间断面尺寸日益增大，其施工开挖给高耸建(构)筑物带来潜在安全隐患。例如城市的高架桥、人行天桥极易因大断面地下空间开挖而出现基础开裂、下沉现象，不仅影响桥梁的正常使用，也会产生安全隐患，进而酿成安全事故。本文以探讨深基坑开挖变形规律，并提出基坑变形防护措施。
1地铁基坑开挖技术
1.1土方开挖的原则
（1）土方开挖需严格按照“分步、分层、限时、对称、平衡”的作业要点，遵守“纵向分段、竖向分层、先支后挖、层和层之间需放坡设置台阶的原则”进行，竖向、水平形成一个连续的开挖作业面。严禁超挖。（2）基坑开挖在围护桩、冠梁及首道砼支撑强度达到设计强度，并通过开挖前条件验收后方可进行。（3）当进行纵向放坡开挖，需在坡顶外侧设置截水沟或挡水土堤，目的是防止地表水对坡面的冲刷。（4）坑内的明水抽排放措施需加强，基坑开挖之后，应当及时设置好坑内集水井和排水沟，准备水泵将集水井里的水及时抽排掉，避免坑底产生积水。进入雨季施工，严格按照雨季施工方案开展施工。（5）严禁挖土的机械设备及相关运输车辆直接在支撑上行走，严禁支撑顶面堆放、悬挂杂物，严禁挖土机械设备碰撞立柱和支撑。
1.2基坑土方开挖施工工艺
以支撑结构的实际情况为依据，确定合适的分层高度，以支撑中心标高为准，各层开挖控制在该标高以下0.5m。以长臂挖掘机为主要开挖设备，各工作面分别配备2台小型挖掘机，共同配合喂土，产生的土方装车外运，各层开挖深度≤2m。分段：沿纵向分为若干个施工节段，各工作平台为2根支撑长度，约6m。控制好开挖时间，小段土方≤过16h，期间需设置钢支撑并施加预应力。纵向放坡：放坡系数设为1：3.0，考虑到地表水易冲刷坡面的情况，需在坡顶外侧施作截水沟；对于开挖时间较长的情况，为确保边坡的稳定性应在该处采取保护措施。本次基坑开挖深度大，是典型的深基坑施工项目，标准段开挖深度25.63m，以长臂挖掘机为主要开挖设备，并配套小挖机用于辅助施工，考虑到长臂挖机存在施工死角的问题，现场还增设了1台伸缩臂挖掘机，各设备相互配合，挖土并到达坑底。
2结构模型与施工工况
土体在模型计算中采用摩尔－库仑本构模型，岩土塑性应变适用此类模型。围护桩采用plate单元模拟，内支撑采用nodetonodeanchor单元模拟。站厅深基坑工程施工阶段主要包含为土方开挖和支护两部分，基坑施工先开挖至混凝土支撑面，并施作混凝土支撑；然后分层开挖，及时架设钢支撑。数值计算过程严格按照深基坑内施工组织设计的施工工艺进行，基坑开挖前需先进行降水，确保地下水位低于开挖面1m以下，开挖至基底后使地下水位位于基底以下2m，故此处无需考虑地下水对基坑的影响。
开挖、支护在本课题计算步骤中分为:第一步:自重应力求解；第二步:施加围护桩，基坑四周起支护作用;第三步:在开挖至2m处施作第一道混凝土支撑，之后开挖至6m；第四步:在开挖深度为6m处施作第二道钢支撑，之后开挖至10m；第五步:在开挖深度为10m处施作第三道钢支撑，开挖至16m；第六步:基坑分层开挖直至设计标高20m深处。
3主体结构尺寸
基坑采用放坡开挖时,边坡坡度(高宽比)在粘性土层采用1∶1,在卵石土层采用1∶0.75，边坡表面喷射5cm厚的C20混凝土。土钉墙结构型式：土钉水平和竖向间距为2.0m，土钉采用直径φ40钢花管或采用直径φ32钢筋，土钉长度2.0～6.0m，喷射面层采用150mm厚的网喷钢筋混凝土结构，混凝土强度采用C20，钢筋网采用单层、直径为φ6间距为200mm的钢筋；土钉墙的边坡（高宽比）采用1∶0.2。无论采用放坡开挖还是采用土钉墙支护结构，均须进行基坑外管井降水。管井直径采用φ300mm，深度不小于15m，沿基坑两侧错开布置，单侧管井的距离为30m。车站顶板厚度为600mm，侧墙厚度为600mm，底板厚度为700mm，中柱采用700×700mm矩形截面柱，底板下的抗拔桩采用φ1200mm人工挖孔桩,桩深8m。主体框架结构按作用在弹性地基上的等代闭合框架结构进行计算，其地层的作用以一系列弹簧模拟，计算采用SAP84有限元通用结构计分析程序，结构计算按永久荷载、可变荷载、施工荷载和偶然荷载的各种组合工况进行。根据本站工程地质和水文地质的特点，考虑施工完成初期阶段、近期使用阶段和远期使用阶段水浮力分别按0%、50%、100%进行计算分析比较；荷载按结构最不利受力情况进行组合。计算分析表明，由于结构周边土体的约束作用，地震力对地下结构的影响较小，由于构件计算中，地震组合工况仅进行强度检算，而地铁车站在其他工况计算时，其多数构件计算主要由裂缝检算来控制。因此，地震作用工况对构件设计为非控制工况，结构设计时仅需按抗震构造要求进行处理，车站对房屋基础地震影响与原场地相同。计算结果还表明，在有人防荷载作用的工况，计算结果不控制结构构件的设计。
4监测数据分析
由于现今深基坑工程受城市用地紧缺的影响，我国此类工程逐渐呈现出“大、紧、近、深”的特点，对基坑稳定性状态及时预报，保障基坑内作业的人、机、物的安全；对监测数据异常的情况时及时反馈及分析，指导对基坑围护的加固、补强以及围护方法的选定；对基坑围护工程技术分析提供数据支撑，便于总结工程经验及教训，以期为今后该类工程提供一定的参考。监测和计算结果趋势一致，开挖深度和围护结构水平位移呈正相关。但是同一开挖深度，围护结构水平位移的数值模拟值小于实际监测值，在开挖深度20m的范围内，围护结构水平位移的数值模拟与实际监测值最大相差3mm左右。造成这种偏差的主要原因是，数值模拟时考虑的加载荷载偏小，忽略了施工环境的复杂性，比如雨水、温度、施工临时荷载、土层分布不均等客观因素，而数值模拟的相关参数都比较理想。总而言之，数值模拟的趋势是与实际监测数据相吻合，可以作为反映实际情况的依据。深基坑桩身水平位移是围护结构体系变形监测的主要内容之一，是判断围护结构安全状况的重要指标。作为深基坑主要围护结构，对其变形量额监测尤为重要。
结语
地铁深基坑是众所周知的综合岩土、结构、渗流、地质等。其设计过程动态性、复杂性更加突出，工程事故的高风险性对设计、施工与科研人员提出更高的要求。为了确保工程的安全可靠、经济合理，深基坑设计与研究人员以变形控制为首要考虑因素进行深基坑稳定性分析。本文结合监测数据对比分析支护结构变形规律，为深基坑工程设计与施工提供参考。
参考文献
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