摘要：本文结合广州地铁二号线南浦站基坑变形的分析和控制实例，探讨分析了地铁车站软土基坑变形规律和所采取的控制措施，供今后类似基坑工程的设计和施工借鉴。
关键词：软土基坑；基坑变形；控制措施
目前，地铁深基坑安全受到社会广泛关注。大量的地铁基坑监测资料显示，围护变形主要发生在基坑土方开挖阶段。而引起基坑变形的因素有基坑所处的地质、围护结构及支撑型式、基坑开挖工法、水文状况等，变形危害主要表现在周边地表沉降、建（构）筑物沉降甚至破坏、埋地管线断裂等。鉴于广州地铁二号线南浦站基坑所处软土淤泥地质具有可塑或流塑性、强度低、含水量大等特点，从而加大了控制基坑变形的难度，为将基坑变形危害降到最低，本文结合工程实例从车站基坑围护结构及支撑设计、基坑开挖施工方法、基坑地质条件、基坑监测及周边环境等方面总结分析南浦站基坑变形规律和控制措施。
1工程实例
1.1工程概况
广州地铁二号线南浦站位于番禺区碧桂大道。基坑长约380米，挖深约17米，标准段宽17米，最大宽度22米。车站围护结构为800mm厚连续墙，支撑结构为：第一层支撑采用八字撑的钢筋混凝土梁，间距为9m；第二、三层采用Φ600钢管支撑，间距为3m。基坑所处软土淤泥地质（南端部分地层淤泥层厚度达20m，基坑底部仍为淤泥层），地下水丰富，珠江支流距离车站约400米处，受潮汐影响。基坑东南侧为交通疏解道路。平面图见图1，剖面见图2。
图1车站平面布置图
图2支护体系剖面图
1.2施工介绍
由于南浦站设置存车线，车站两端设置盾构始发井,车站基坑规模相当于2个标准车站基坑规模。为盾构始发的工期考虑，车站380米的基坑土方施工由南北两端同时向中部开挖。施工单位采用第一道混凝土支撑以下土方采用台阶式分层传递开挖方法，随挖随撑。实际情况是基坑地处淤泥，挖掘机操作平台之间的距离较远，无法完全做到先撑后挖的施工方法，存在一定程度的超挖现象。在开挖过程中车站南端出现墙体水平位移变形超过设计控制值，东南侧疏解道路面出现不同程度的沉降。后经及时采取变形控制措施，确保了基坑安全。
1.3基坑变形监测
从施工全过程的监测结果得知，整个基坑围护结构最大水平位移位于基坑东南侧靠近疏解道附近的直段墙，最终累计位移达到84mm（设计控制值40mm，设计报警值30mm），基坑两端扩大头的位移均在35-40mm以内，基坑中部位移量比两端大，达到50mm左右。基坑东侧疏解道路的路面沉降平均值为160mm，最大沉降量达到285mm。
2基坑变形分析
从基坑监测实际数据层面反应基坑围护支撑设计基本可靠，但是基坑安全储备基本不足（超基坑报警值），如基坑东南侧靠近疏解道附近的直段墙和基坑中部围护墙等个别处，实际基坑变形情况大于设计控制值。现从车站基坑地质、围护支撑结构、变形监测数据和周边环境等因素定性分析基坑变形产生的原因和规律，为后续基坑工程设计和施工提供实践经验。
2.1软土基坑变形的时空效应分析
在基坑开挖过程中，围护结构的受力是一个非常复杂的三维空间体系。南浦站基坑两端设置盾构吊出井，施工开挖从端头开始，基坑监测数据分析显示软土基坑变形的连带性，主要表现如下：
1) 围护连续墙最大变形量随基坑开挖深度向下移动。从围护墙体水平位移监测图综合分析得出，开挖至基底（已经地基加固）后其最大变形位置基本在第三道支撑的位置。
2) 在软土基坑中开挖面以下一定深度范围内的连续墙体会在外侧水土压力作用下提前变形，原因是软土压缩性大、强度低、变形快，提供的围护墙体被动土压力很小所致；
3) 土方采用台阶式分层传递开挖方法，淤泥质软土中开挖台阶距离长，开挖台阶的上下台阶因开挖深度不同会出现一定程度的变形；
4) 开挖基坑端头时，邻近开挖面的下一开挖段（土体虽未开挖），因相邻的墙体变形的连续性，使其墙体也出现一定程度的变形；
上述4种情况基坑变形随着基坑开挖的纵向不断延续，导致基坑变形薄弱处变形量较大，在软土基坑中此变形不可忽视。可以说，体现了基坑变形的时空效应。
2.2支撑施工引起的软土基坑变形分析
支撑施工引起的软土基坑变形按支撑起作用时间点分为两种：
1) 墙后分块土体开挖和对应支撑架设及施加预应力时间阶段。此阶段是土体开挖卸载，围护墙体为了平衡外侧水土压力和内侧被动土压力而使产生的变形，又称“无支撑暴露变形”。这段期间由于支撑没有架好，坑底土体的应力水平相对较高，使得土体在较高应力水平下经历蠕变的高速发展阶段。此变形影响因素很多，包括围护结构刚度、卸载引起的瞬间施工变形、土体蠕变引起的变形和坑外施工超载引起的变形等。无支撑暴露变形在软土基坑变形见效快，而在支撑起作用后逐渐趋于稳定。
2) 在一层土体开挖、支撑完毕至下一层土体开挖之间的时间阶段。由于土体蠕动、支撑轴力松弛、内外土压力变化等因素引起围护结构发生的变形，又称”有支撑暴露变形”。此变形速率较为缓慢，变形大小与开挖暴露时间有很大关系，施工中应尽量缩短开挖施工时间并尽快回筑结构。若变形量过大则应采取相应设计和施工应急措施。
2.3基坑周边环境引起的基坑变形分析
工程实例中监测资料显示基坑东南侧直段墙累计变形最大，与基坑边的交通疏解道路动载有着密切的关系。道路动载对车站东南部位的基坑开挖和变形影响是不间断的，由于淤泥质软土自身稳定性差、强度低和荷载传递快，在动载影响下使得开挖卸载后外侧压力立即达到峰值，坑底土体的应力水平相对较高而快速增加了墙体的变形量。相当于上述阶段变形量由于动载存在乘扩大系数，最终导致了墙体最大变形量严重超过了设计的控制值，软土基坑设计应充分重视。
3基坑变形控制
深基坑变形控制贯穿于施工的全过程。地铁车站软土基坑变形的控制措施应结合围护结构设计、基坑施工、周边建（构）筑物调查等各方面综合考虑制定，还应将实时监测数据及时反馈设计勘察修正调整，及时有效地控制基坑变形。结合本工程实例，从设计和施工两角度总结基坑变形控制。
3.1基坑变形控制设计措施
1) 针对本工程实例的地质状况和监测数据，设计应增强围护连续墙的刚度或增强围护支撑体系，确保基坑变形可控。如增厚围护墙或围护墙筋预应力、增加钢支撑或采用三道钢筋混凝土支撑等方法以确保基坑和周边建筑的安全。
2) 要实地调查详细的地质勘察和周边建筑物基础后，才开始着手软土基坑的围护结构设计，综合考虑车站基坑周边的环境安全，确定监测控制点。
3) 在围护结构设计时一般考虑第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，可对墙顶位移起到很好的限制作用。
4) 本工程实例软土基坑长度方向时设计可采用中部刚性分隔设置，以限制基坑变形时空效应所产生的变形量过大。
3.2基坑变形控制施工措施
1) 缩短开挖卸载至支撑起作用的时间，减小无支撑暴露变形；同时，应尽量缩短有支撑暴露时间，减小有支撑暴露变形。
2) 为避免台阶式分层传递开挖法存在一定程度的超挖而增大基坑变形。本工程后期开挖调整采用长臂挖掘机基坑侧出土挖掘，随挖随撑，及时上撑控制变形，基坑变形量下降约40-50%。
3) 若基坑工期许可，可采用钢筋混凝土支撑消除有支撑变形；也可通过变形增量、支撑轴力损失量等分析确定复加顶力值及频率的方法减小有支撑变形。
4) 若基坑出现变形量大、速率快等紧急异常情况时，除现场加密监测频率外，同时启动加撑应急措施。处理原则是：若变形继续增大，轴力不增，则在位移最大深度处加撑，连续监测；若轴力也变大，则在同一层支撑水平方向也要加密支撑，直至变形收敛并稳定。
4结语
在软土基坑开挖过程中，基坑土体挖除后,严格遵循时空效应原理,尽快架设支撑并施加预应力,加快结构回筑施工进度，能有效的减少围护墙的变形，是控制基坑变形的有效手段。通过各种途径获取基坑状态的信息，做到信息化施工设计，确保基坑施工的安全。
参考文献：
[1]刘建航,候学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997:203–211.
