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工程建設標準化地鐵深基坑逆作施工的數值模擬與實測分析研究■■毛海強■（中鐵七局集團武漢工程有限公司）摘　要：在社會經濟的高速發展之下，諸多城市開始進行了城市化建設工作，投入了大量的資金和技術進行道路橋梁、地鐵、燃氣以及給排水等市政工程的建設工作，以此有效推動了社會穩定、經濟進步以及人民的安居樂業。其中地鐵工程為市政工程建設中的重要建設項目，需要建筑單位準確把握該項工程立項書的內容，從而制定科學合理的地鐵工程施工方案、采用現代化的先進施工工藝以及質量性能優良的建設材料開展工程建設工作，但是分析現階段地鐵工程的建設情況，可知有著較多問題，制約著工程質量的提升以及地鐵運營的安全，所以需要施工單位工作人員對于地鐵建設期間采用的逆作施工相關內容加強了解，從而確保工程建設的質量與安全，保證地鐵工程與周邊建筑均有著良好的建設質量。基于此本文對地鐵逆作施工數值模擬、實測等工作進行了綜合分析，依據得出的結果分析了地鐵工程建設的質量與可靠性。關鍵詞：地鐵；深基坑；逆作施工；數值模擬；實測DOI編碼：10.3969/j.issn.10025944.2018.24.0931　前言近年來很多城市在進行現代化都市構建期間，修筑了地鐵工程，借助于方便、快捷、安全性極高的地鐵工程，有效改善了城市日益緊張的交通狀態，人們在出行時可以基于自身需要合理選擇交通工具，保證城市交通可以正常運行。地鐵工程建設過程中具有工期長、工程量大、施工技術要求高等特點，所以施工建設時需要施工單位先對相關施工技術與工程參數等內容進行詳細的把握與了解，之后按照精確度較高的數據來合理建設地鐵工程，降低地鐵深基坑變形、垮塌等風險，避免地鐵附近建筑物發生結構變形、不均勻沉降等威脅建筑物質量與安全的問題。

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2　地鐵工程深基坑施工模擬2.1地鐵工程基本情況分析在本文的研究中選取廣州市在建的某條地鐵工程為研究對象，該條地鐵建設區域位于廣州市中心，周邊毗鄰大型商場、醫院、住宅樓，很多為高層建筑。對于施工地區的地質地貌基本情況進行勘察，可知該處施工路段含水量較高，由砂土、粘性土、淤泥質黏土等土層構成，部分土層符合軟土地基標準，深基坑開挖與地鐵站應用時的安全風險較高，若沒有做好系統且全面的深基坑支護處理工作，則會威脅附近建筑物使用安全，這些建筑物在地鐵深基坑不穩定的情況下會發生傾斜、變形等情況，影響建筑1382018年第12期（下）/總第536期物內使用者的生命與財產安全。該條地鐵工程建設時，要求的深基坑深度為20米；圍護結構則為1米，以地下連續墻形式呈現，支撐結構為6道，此為地鐵站深基坑標準段的情況；地鐵站南端頭井深基坑施工時的深度則要求為22米，此處的圍護結構同樣采取地下墻進行支護，厚度分別為1米或1.2米，支撐結構為5道；深基坑支護時使用的材料為鋼支撐結構。深基坑挖掘施工期間，會影響附近建筑物的穩定性，需要施工單位結合建筑物受影響參數，確定基坑支護方案。

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2.2施工模擬首先選擇模擬模型，由于地鐵深基坑施工路段的土層性質較為復雜，而且對于周邊建筑質量安全產生的不良影響較大，一旦復雜土層受到外力影響，則會直接出現基坑變形（彈性、塑性），若為塑性變形會導致土層無法恢復原狀，進而導致地鐵安全問題愈來愈嚴重。針對此種情況，可以選用摩爾庫倫模型，此種模型應用期間需要依31+sin?擦角與凝聚力分別采取φ|c來表示，N?=1−sin?，該模型在巖土結構工程中的應用效果理想[1]。其次為數據計算，分析該工程的地鐵施工情況，可以了解到蓋挖逆作法為主要作業方法，作業方案中顯示挖掘完成的深基坑以矩形呈現，具有不規則特點，該種矩形基坑長寬高參數分別為23米、25米、24米，確定模型的長寬高數值分別為120米、230米以及100米，要求模型約束矩形下方全部區域，而照f=α1−α3N?+2cN?=0的屈服準則進行計算，其中摩1?上方則不做限制，從而觀察上述數據之下的基坑挖掘施工是否會發生嚴重變形以及是否影響周邊建筑使用質量等情況。構建完成的模型基于單元模擬來對深基坑四周的土層情況進行模擬，對于圍護結構、蓋挖施工區域采用實體單元模擬，而對于支撐結構模擬時采用beam結構單元。最后模擬基坑挖掘情況，即就是按照工程施工方案中說明的內容對地鐵深基坑依次進行土方挖掘、支護處理，在此期間的全部工況均要進行嚴格計算，計算工況步驟則分為九項：待挖掘深度為1米時，需要施工人員將提前準備好的鋼結構置于基坑2米位置處；挖掘到4米時，進行頂板結構澆筑、土方回填作業，施工位置為2.5米處；挖掘至7米處時，進行鋼支撐結構施工；挖掘至8米、12米、15米、17米、20米處，則根據方案進行上中板澆筑、鋼支撐安裝、下中板澆筑、支撐拆除、鋼支撐架設施工；最后施工至要求的24米深度時，進行墊層、底板施工[2]。

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3　深基坑施工參數計算、實測首先在計算結果方面，主要涉及圍護結構變形、地層移動參數，對于采取逆作施工工藝進行的基坑施工全過程進行分析，發現部分地區出現地表沉降問題，即為設置的多個監測點中的17與20監測點有著非常明顯的沉降與位移表現，水平位移與地表沉降的最大值分別為18.90[3]若基坑需要進行深度挖掘，在挖掘深度增加的同時結構變形、沉降情況與之呈現正相關的關系，深度越大深基坑這兩方面的表現越明顯。現階段廣州市地鐵工程施工建設時對于地面沉降、變形問題的標準要求為不超過5厘米、8厘米，所以本文該項工程經過模型計算獲得數據滿足標準要求，施工建設時不會干擾附近建筑地層穩定度以及基坑圍護結構支護效果的正常發揮[4]。其次實測結果，施工單位參數監測人員對于工程建設時的實地數據情況進行準確測量之后，需要與計算得出的圍護結構水平位移結果、地表沉降結果以及附近建筑樁基位移結果進行對照分析，其中在的圍護結果方面，兩項數據比較后誤差較小，控制在0.5毫米以下；地表沉降結果方面，較之于監測結果兩項值誤差在0.6毫米內，相對誤差不超過2%；實測周邊建筑物的樁基情況，發現有部分區域發生位移，將測得的位移數據與監測結果做比較，在24米深度的挖掘處發生位移的樁基距離為16毫米，而在挖掘的初始階段相應監測區域內的建筑物樁基位移距離則在1毫米之下。由此說明周邊建筑會受到地鐵深基坑挖掘施工深度的影響，繼而會發生樁基位移問題，待挖掘基坑的深度達到最大值時，樁基移動位置較大，這就要求施工單位在具體的工程施工建設過程中對于附近建筑物的樁基移動情況進行實時監測，依據測得數據判斷建筑物在工程后續的基坑挖掘中是否會出現安全問題，從而制定建筑物樁基加固方法與地鐵深基坑施工時的防護措施，確保地鐵毛海強：地鐵深基坑逆作施工的數值模擬與實測分析研究工程建設時挖掘出的基坑能夠符合工程建筑要求，保證工程可以正常有序建設，附近建筑可以在較小的位移、變形問題干擾下正常使用[5]。

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對于以上所有結果進行綜合探究發現：其一蓋挖逆作施工法作業期間，施工單位可以利用現代化的設備在施工現場布設較多的監測點，從而測量基坑施工期間的具體情況，工作人員可以分析監測數據，以此對工程變形、位移、沉降等因素加以控制，可以確保地鐵站與臨近的建筑物施工應用的安全性、可靠性[6]。其二通過模型模擬得出的結果，與實測結果進行比較，發現各項數據之間差異不大，表示模型模擬結果的科學合理性較強，能夠為地鐵基坑施工提供安全保障，值得在后續的地鐵深基坑逆作施工中多進行應用。4　結語地鐵工程施工建設時，深基坑為重要的施工內容，但是由于很多深基坑工程需要在城市中心施工建設，靠近周邊建筑物，一旦深基坑施工出現問題，不僅會影響地鐵工程建設質量，而且還會影響附近建筑物的使用安全與質量，所以施工單位在進行工程的深基坑施工建設時，需要對工程施工涉及的全部參數進行科學合理的模擬、實測，確定深基坑受力情況以及可能發生的變形參數后，即可對工程作業質量、安全有著嚴重影響的因素進行有效控制與制約，以便施工單位可以從數據得出深基坑支護圍護方案，保證工程可以高質量、高效率的在較短的時間內完工，地鐵工程可以安全的投入運營，在后續的使用中可以保障人們的人身以及財產安全，有效延長地鐵工程的使用壽命。參考文獻[1]　伍尚勇,楊小平,劉庭金.緊鄰地鐵結構深基坑半逆作法施工方案的三維數值分析
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