工程建设标准化地铁深基坑逆作施工的数值模拟与实测分析研究■■毛海强■（中铁七局集团武汉工程有限公司）摘 要：在社会经济的高速发展之下，诸多城市开始进行了城市化建设工作，投入了大量的资金和技术进行道路桥梁、地铁、燃气以及给排水等市政工程的建设工作，以此有效推动了社会稳定、经济进步以及人民的安居乐业。其中地铁工程为市政工程建设中的重要建设项目，需要建筑单位准确把握该项工程立项书的内容，从而制定科学合理的地铁工程施工方案、采用现代化的先进施工工艺以及质量性能优良的建设材料开展工程建设工作，但是分析现阶段地铁工程的建设情况，可知有着较多问题，制约着工程质量的提升以及地铁运营的安全，所以需要施工单位工作人员对于地铁建设期间采用的逆作施工相关内容加强了解，从而确保工程建设的质量与安全，保证地铁工程与周边建筑均有着良好的建设质量。基于此本文对地铁逆作施工数值模拟、实测等工作进行了综合分析，依据得出的结果分析了地铁工程建设的质量与可靠性。关键词：地铁；深基坑；逆作施工；数值模拟；实测DOI编码：10.3969/j.issn.10025944.2018.24.0931 前言近年来很多城市在进行现代化都市构建期间，修筑了地铁工程，借助于方便、快捷、安全性极高的地铁工程，有效改善了城市日益紧张的交通状态，人们在出行时可以基于自身需要合理选择交通工具，保证城市交通可以正常运行。地铁工程建设过程中具有工期长、工程量大、施工技术要求高等特点，所以施工建设时需要施工单位先对相关施工技术与工程参数等内容进行详细的把握与了解，之后按照精确度较高的数据来合理建设地铁工程，降低地铁深基坑变形、垮塌等风险，避免地铁附近建筑物发生结构变形、不均匀沉降等威胁建筑物质量与安全的问题。
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2 地铁工程深基坑施工模拟2.1地铁工程基本情况分析在本文的研究中选取广州市在建的某条地铁工程为研究对象，该条地铁建设区域位于广州市中心，周边毗邻大型商场、医院、住宅楼，很多为高层建筑。对于施工地区的地质地貌基本情况进行勘察，可知该处施工路段含水量较高，由砂土、粘性土、淤泥质黏土等土层构成，部分土层符合软土地基标准，深基坑开挖与地铁站应用时的安全风险较高，若没有做好系统且全面的深基坑支护处理工作，则会威胁附近建筑物使用安全，这些建筑物在地铁深基坑不稳定的情况下会发生倾斜、变形等情况，影响建筑1382018年第12期（下）/总第536期物内使用者的生命与财产安全。该条地铁工程建设时，要求的深基坑深度为20米；围护结构则为1米，以地下连续墙形式呈现，支撑结构为6道，此为地铁站深基坑标准段的情况；地铁站南端头井深基坑施工时的深度则要求为22米，此处的围护结构同样采取地下墙进行支护，厚度分别为1米或1.2米，支撑结构为5道；深基坑支护时使用的材料为钢支撑结构。深基坑挖掘施工期间，会影响附近建筑物的稳定性，需要施工单位结合建筑物受影响参数，确定基坑支护方案。
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2.2施工模拟首先选择模拟模型，由于地铁深基坑施工路段的土层性质较为复杂，而且对于周边建筑质量安全产生的不良影响较大，一旦复杂土层受到外力影响，则会直接出现基坑变形（弹性、塑性），若为塑性变形会导致土层无法恢复原状，进而导致地铁安全问题愈来愈严重。针对此种情况，可以选用摩尔库伦模型，此种模型应用期间需要依31+sinϕ擦角与凝聚力分别采取φ|c来表示，Nϕ=1−sinϕ，该模型在岩土结构工程中的应用效果理想[1]。其次为数据计算，分析该工程的地铁施工情况，可以了解到盖挖逆作法为主要作业方法，作业方案中显示挖掘完成的深基坑以矩形呈现，具有不规则特点，该种矩形基坑长宽高参数分别为23米、25米、24米，确定模型的长宽高数值分别为120米、230米以及100米，要求模型约束矩形下方全部区域，而照f=α1−α3Nϕ+2cNϕ=0的屈服准则进行计算，其中摩1 上方则不做限制，从而观察上述数据之下的基坑挖掘施工是否会发生严重变形以及是否影响周边建筑使用质量等情况。构建完成的模型基于单元模拟来对深基坑四周的土层情况进行模拟，对于围护结构、盖挖施工区域采用实体单元模拟，而对于支撑结构模拟时采用beam结构单元。最后模拟基坑挖掘情况，即就是按照工程施工方案中说明的内容对地铁深基坑依次进行土方挖掘、支护处理，在此期间的全部工况均要进行严格计算，计算工况步骤则分为九项：待挖掘深度为1米时，需要施工人员将提前准备好的钢结构置于基坑2米位置处；挖掘到4米时，进行顶板结构浇筑、土方回填作业，施工位置为2.5米处；挖掘至7米处时，进行钢支撑结构施工；挖掘至8米、12米、15米、17米、20米处，则根据方案进行上中板浇筑、钢支撑安装、下中板浇筑、支撑拆除、钢支撑架设施工；最后施工至要求的24米深度时，进行垫层、底板施工[2]。
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3 深基坑施工参数计算、实测首先在计算结果方面，主要涉及围护结构变形、地层移动参数，对于采取逆作施工工艺进行的基坑施工全过程进行分析，发现部分地区出现地表沉降问题，即为设置的多个监测点中的17与20监测点有着非常明显的沉降与位移表现，水平位移与地表沉降的最大值分别为18.90[3]若基坑需要进行深度挖掘，在挖掘深度增加的同时结构变形、沉降情况与之呈现正相关的关系，深度越大深基坑这两方面的表现越明显。现阶段广州市地铁工程施工建设时对于地面沉降、变形问题的标准要求为不超过5厘米、8厘米，所以本文该项工程经过模型计算获得数据满足标准要求，施工建设时不会干扰附近建筑地层稳定度以及基坑围护结构支护效果的正常发挥[4]。其次实测结果，施工单位参数监测人员对于工程建设时的实地数据情况进行准确测量之后，需要与计算得出的围护结构水平位移结果、地表沉降结果以及附近建筑桩基位移结果进行对照分析，其中在的围护结果方面，两项数据比较后误差较小，控制在0.5毫米以下；地表沉降结果方面，较之于监测结果两项值误差在0.6毫米内，相对误差不超过2%；实测周边建筑物的桩基情况，发现有部分区域发生位移，将测得的位移数据与监测结果做比较，在24米深度的挖掘处发生位移的桩基距离为16毫米，而在挖掘的初始阶段相应监测区域内的建筑物桩基位移距离则在1毫米之下。由此说明周边建筑会受到地铁深基坑挖掘施工深度的影响，继而会发生桩基位移问题，待挖掘基坑的深度达到最大值时，桩基移动位置较大，这就要求施工单位在具体的工程施工建设过程中对于附近建筑物的桩基移动情况进行实时监测，依据测得数据判断建筑物在工程后续的基坑挖掘中是否会出现安全问题，从而制定建筑物桩基加固方法与地铁深基坑施工时的防护措施，确保地铁毛海强：地铁深基坑逆作施工的数值模拟与实测分析研究工程建设时挖掘出的基坑能够符合工程建筑要求，保证工程可以正常有序建设，附近建筑可以在较小的位移、变形问题干扰下正常使用[5]。
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对于以上所有结果进行综合探究发现：其一盖挖逆作施工法作业期间，施工单位可以利用现代化的设备在施工现场布设较多的监测点，从而测量基坑施工期间的具体情况，工作人员可以分析监测数据，以此对工程变形、位移、沉降等因素加以控制，可以确保地铁站与临近的建筑物施工应用的安全性、可靠性[6]。其二通过模型模拟得出的结果，与实测结果进行比较，发现各项数据之间差异不大，表示模型模拟结果的科学合理性较强，能够为地铁基坑施工提供安全保障，值得在后续的地铁深基坑逆作施工中多进行应用。4 结语地铁工程施工建设时，深基坑为重要的施工内容，但是由于很多深基坑工程需要在城市中心施工建设，靠近周边建筑物，一旦深基坑施工出现问题，不仅会影响地铁工程建设质量，而且还会影响附近建筑物的使用安全与质量，所以施工单位在进行工程的深基坑施工建设时，需要对工程施工涉及的全部参数进行科学合理的模拟、实测，确定深基坑受力情况以及可能发生的变形参数后，即可对工程作业质量、安全有着严重影响的因素进行有效控制与制约，以便施工单位可以从数据得出深基坑支护围护方案，保证工程可以高质量、高效率的在较短的时间内完工，地铁工程可以安全的投入运营，在后续的使用中可以保障人们的人身以及财产安全，有效延长地铁工程的使用寿命。参考文献[1] 伍尚勇,杨小平,刘庭金.紧邻地铁结构深基坑半逆作法施工方案的三维数值分析
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