既有铁路旁深基坑理论计算与监测数据比较

郭 磊

1 工程概况及施工情况介绍

1.1 工程概况

新建沪青平公路立交桥是虹桥交通枢纽的组成部分，该工程设计为上跨小涞港之后连续下穿既有沪昆铁路、沪宁城际铁路上下行联络线、预留沪杭城际线、高速铁路101专用线、高铁正线出地面，其中，沪青平公路穿越铁路区域为京沪高铁虹桥枢纽的重要组成部分。该公路下穿既有沪杭铁路地道分为南北两幅，总长680 m。沪青平公路下穿既有沪杭铁路为顶进框架桥，下穿新建南联络线及高铁为现浇框架桥，其余地段为U形槽结构。

沪青平公路下穿既有沪杭铁路，沪杭铁路本地段是双线电气化铁路，运输繁忙，施工中对既有铁路的防护是该工程的重难点，防护工作的重要组成部分就是保证顶进基坑的稳定。

沪青平框架中桥顶进工程基坑由两部分组成:1)顶进工作坑(分南北两个);2)引道基坑(分南北两个引道)。其中北顶进工作坑宽25.6 m，长约76.1 m，南顶进工作坑宽25.6 m，长约 75.9 m，南北工作坑开挖深度均约10.2 m，采用钻孔桩围护加搅拌桩止水帷幕。该工程周边环境和顶进工作基坑的设计情况见图1，图2。

1.2 工程周边环境

顶进工作基坑范围内的地基土属第四纪中更新世Q2至全新世Q4沉积物，主要由饱和黏性土、粉性土和砂土组成，具水平层理，围护桩穿越①～⑨地层，各地层的物理力学指标见表1。

表1 顶进基坑范围内土层分布情况及力学参数

1.3 施工情况简介

施工顺序如下:1)工作坑地基加固及基坑围护(历时3.5个月);2)便梁支墩及横系梁(历时1.0个月);3)基坑开挖及支撑(历时1.0个月);4)主框架预制及养护(历时 1.5个月);5)框架顶进(历时0.5个月)。在基坑围护结构施工的工程中，我们同步预埋了测试元件。

2 基坑理论计算

基坑理论计算包括:整体稳定检算、墙体抗隆起检算、抗管涌检算、地表沉降计算、围护结构水平位移计算、围护结构内力计算、支撑内力计算。其中，围护结构的水平位移过大，会引发围护结构后地面的下陷、相邻建筑物和地下管线的变形或开裂。

2.1 围护桩水平位移

桩板式桩围护结构水平位移的计算比较复杂，在这里是通过基坑计算软件计算的，采用的是经验公式法和有限元法，通过计算，最大的水平位移值为20.6 mm，理论计算位移包络图如图3所示。

2.2 周围地表沉降

采用三种理论计算了地表沉降，计算值见表2。

3 基坑现场监测数据

根据本工程的要求、周围环境、基坑本身的特点，本工程基坑实施了以下监测:1)基坑围护及支护结构监测:围护结构顶部沉降和水平位移监测;围护结构深层侧向位移(即测斜)监测;支撑轴力监测;坑外水位监测。2)周边环境监测:周边地下管线变形监测;铁路路基变形监测;便梁支墩垂直位移监测。

表2 周围地表沉降计算结果表 mm

3.1 围护桩水平位移

现场北端基坑共设置测斜点14个，根据监测累计位移最大值都发生在第二道支撑拆除时，现场监测值如表3所示。

表3 围护桩水平位移监测成果表 mm

3.2 周围地表沉降

现场北端基坑共设置地表沉降观测点6个，其中DB1，DB2是和理论计算模式相对应的，根据监测累计位移最大值同样都发生在第二道支撑拆除时，现场监测值如表4所示。

表4 周围地表沉降监测成果表 mm

4 理论计算与现场监测数据分析比较及结论

4.1 围护桩水平位移

通过理论计算围护桩水平位移最大值为20.6 mm，现场监测最大值为27 mm，现场实际值略大于理论计算值，说明:1)理论计算能完全模拟实际施工状态;2)现场监测值表明在拆除第二道支撑前，围护桩水平位移都小于17 mm，位移累计最大值都发生在第二道支撑拆除时。因此，在同类基坑施工时，拆除第二道支撑的时机掌握很重要，一定在底板浇筑完产生100%强度，并确保传力带实施完毕后再进行。

4.2 周围地表沉降

通过现场监测，地表沉降最大值为22 mm，比照理论计算值，发现同济抛物线模式比较好的模拟了现场施工状态，其他两种计算方法的理论计算值都偏大。地表沉降最大值也发生在第二道支撑拆除时，因此同样要注意掌握拆撑的时机。

[1] 刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1999.

[2] 龚晓南，高有潮.深基坑设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1998.