随着城市建设的快速发展，城市地铁施工空间日趋紧张，大量车站深基坑工程施工，周边往往邻近各类建(构)筑物及危险源等，其建筑年代较久远，基础形式大多为条形基础或天然基础，其自身稳定性较差，对地基土的沉降、位移等影响非常敏感。同时，杭州地区表层土以下地质情况主要以粉质黏土层和淤泥质粉质黏土层为主，具有低强度、高含水量、高压缩性，有较明显的蠕变、触变特性，其抗剪强度低、自稳性能差，需采取有效措施控制基坑开挖对周边建筑物影响。

　　 目前基坑开挖主要通过加强基坑围护结构形式和增加内支撑的手段提高围护结构自身稳定性，然而，为严格控制基坑周边局部建构筑的变形量，避免或减少土体位移与基坑施工产生的沉降对建(构)筑物的影响，隔离桩应运而生。隔离桩是一种能使基坑邻近结构物产生地基附加应力隔开的构件，其良好的受力体系能使其承受的摩擦力进行纵向扩散，将隔离桩内、外范围的竖向变形隔断，减少两侧土体相互影响作用，进而减少土体扰动对隔离桩外侧建筑物的变形影响。基于此，本文依托杭州地铁10号线新兴路车站特级基坑开挖对周边邻近五丰冷冻机房贮氨机组的影响进行有限元分析，并针对不同隔离桩和地下连续墙的组合形式产生的隔离效果进行模拟分析，确定最合理的隔离桩和地下连续墙组合参数，并对组合形式的作用做进一步补充说明，对类似结构施工有一定的指导意义。

　　 杭州地铁10号线新兴路车站位于城市主要交通道路港虹西路东侧及其沿河绿化带内，车站主体基坑全长约519.2m，标准段采用地下2层双柱3跨(局部3柱4跨)现浇钢筋混凝土框架结构。标准段基坑深度14.858～16.508m;小里程端头井基坑深度为17.32m，大里程端头井基坑深度约为16.658m，地层从上到下依次为杂填土厚2.3m、素填土厚0.5m、粉质黏土厚0.94m、淤泥质粉质黏土厚6.4m、粉质黏土厚3.3m、粉质黏土夹粉土厚3.34m等(见图1)。

　　 车站东侧临近彩虹河，河道宽30m，水深约2.5m，西侧为五丰联合肉类冷藏有限公司，车站距离该公司液氨冷冻机组约33.16m，冷冻机房面积为929.5m ^[2]，据资料显示，该冷冻机房主体为1层框架结构，采用桩基础，为预应力管桩PCAB500(100)，桩长>23m，承台标高为-1.400m。由于液氨与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸，低浓度氨对黏膜有刺激作用，高浓度可造成组织溶解坏死，液氨或高浓度氨可致眼灼伤，故该液氨冷冻机组属于重大危险源(见图2)。

　　 新兴路车站围护结构采用地下连续墙+内支撑形式，邻近冷冻机组范围内采用封堵地下连续墙设置109m长小基坑，地下连续墙厚1m、深32.2m，插入比为1.03，基坑内采用1道钢筋混凝土支撑和4道609钢支撑形式，且钢支撑全部采用伺服系统。由于其邻近液氨冷冻机房基础对基坑开挖变形十分敏感，危险性大，拟决定采取钻孔灌注桩隔离墙措施以进一步加强对周边建筑物的变形控制，拟采用有限元软件2D PLAXIS数值模拟对隔离桩和地下连续墙的组合形式进行影响效应分析，确定隔离桩和地下连续墙最佳组合形式。

　　 为合理反映基坑开挖卸载对周边环境产生的附加变形影响，采用有限元软件2D PLAXIS进行二维弹塑性有限元分析，以模拟基坑体系非线性变形下的坑周地层应力场和位移场。

　　 建模范围为基坑开挖影响范围内的土体(3～5倍开挖深度范围)，根据以往工程经验和实测数据，以及此工程的规模，此范围已基本满足模拟土体的空间半无限体特性。为缩短计算时间，分析中仅对基坑半结构进行模拟。围护结构采用弹性plate单元来模拟，plate单元为5结点平面单元。支撑结构采用弹性anchor单元来模拟，土体采用15结点平面单元及小应变硬化土(HS Small)材料模式来模拟。HS Small材料模式是在土体硬化模型(HS)基础上考虑土体小应变阶段刚度增强效应的本构模型，可模拟包括软土和硬土在内的不同类型的土体行为的先进模型，具有模拟塑性、徐变、膨胀、应力强化、大变形和大应变的能力。计算参数按实际情况取得，土体模型的部分计算参数由以往同类工程实测数据反分析求得(见图3)。

　　 由于液氨冷冻机组贮氨器基础对变形的要求较高，本次计算地下连续墙厚度按1,1.2m两种情况考虑。隔离桩按单排情况设置，隔离桩拟采用1m直径、间距1m的钻孔灌注桩，隔离桩桩长与围护结构通长，隔离桩与围护结构之间采用系梁连接，连系梁3m/道。按上述分析，设置4个不同的加固组合进行计算，分别是1m厚地下连续墙、1.2m厚地下连续墙、1.0m厚地下连续墙+单排隔离桩及1.2m厚地下连续墙+单排隔离桩。

　　 首先不考虑增设隔离桩，采用1m和1.2m厚地下连续墙围护结构进行基坑开挖施工，建立分析模型(见图4)，并进行试算，调整土层压缩模量参数，以使地下连续墙位移计算结果与规范推荐的弹性地基梁法的计算结果相匹配。

　　 具体分析为:施工地下连续墙围护结构→基坑开挖至第1道支撑底→架设第1道支撑并开挖至第2道支撑底→架设第2道支撑并开挖至第3道支撑底→架设第3道支撑并开挖至第4道支撑底→架设第4道支撑并开挖至第5道支撑底→架设第5道支撑并开挖至底(见图5)。

　　 据上述工况模型分析可知，工况1基坑分部开挖完成后，对影响范围内的贮氨器基础的最大沉降变形为-1.088mm，围护结构的自身变形为27.4mm。工况2基坑开挖完成后，贮氨器基础的最大沉降变形为-1.057mm，围护结构的自身变形为22.78mm。

　　 采用有限元软件2D PLAXIS建立隔离桩+1m地下连续墙和隔离桩+1.2m厚地下连续墙基坑开挖施工模型，分析新兴路站基坑开挖施工对贮氨器基础的影响。围护结构采用实体单元模拟，隔离桩采用板单元模拟(见图6)。

　　 具体分析工况:施工隔离桩→施工地下连续墙围护结构→基坑开挖至第1道支撑底→架设第1道支撑并开挖至第2道支撑底→架设第2道支撑并开挖至第3道支撑底→架设第3道支撑并开挖至第4道支撑底→架设第4道支撑并开挖至第5道支撑底→架设第5道支撑并开挖至底(见图7)。

　　 据上述工况模型分析可知，工况3基坑开挖完成后，贮氨器基础的最大变形为-0.821mm，基坑围护结构变形为25.46mm。工况4基坑开挖完成后，贮氨器基础的最大变形为-0.770mm，基坑自身变形为21.15mm。

　　 对以上4种计算结果进行汇总，如表1所示。

　　 对比工况1与工况2及对比工况1与工况3可看出，增加地下连续墙厚度和增加隔离桩都能减小围护结构自身变形和液氨冷冻机组基础的沉降变形。

　　 1)据计算结果汇总可知，对于围护结构变形控制方面，增加地下连续墙厚度的围护结构变形为22.78mm，而增加隔离桩的围护结构变形为25.46mm，由此可知对其围护结构变形控制，增加地下连续墙的厚度比增加隔离桩的效果更明显。

　　 2)对其周边建筑物的变形控制方面，增加隔离桩其沉降变形为-0.821mm，增加地下连续墙的厚度其沉降变形为-1.057mm，由此可知，在对其周边变形控制影响方面增加隔离桩比增加地下连续墙厚度效果更明显。

　　 3)据表2数据可知，在增加隔离桩后，基坑开挖施工对其周边建筑物沉降变形最大值为-0.821mm，满足1mm控制要求。根据综合上述计算分析，采用工况3，即1m厚地下连续墙+隔离桩的加固形式能满足基坑开挖施工对冷冻机组基础的变形影响控制要求。

　　 4)依据有限元分析模型对邻近基坑外的贮氨器基础变形的4种组合分析结果，结合新兴路车站特级基坑开挖对五丰冷冻液氨器基础的变形控制要求及其安全评估报告，经与设计单位交换意见，在新兴路车站基坑北侧靠近五丰冷冻机组处增加基坑外隔离桩。隔离桩采用直径1 000mm、间距1m的钻孔灌注桩，其长度与地下连续墙通长设置(见图8)。

　　 本文以杭州地铁10号线新兴路车站基坑开挖施工为背景，利用有限元方法分析了隔离桩对基坑邻近冷冻机组基础隔离效果并进行定量化分析，通过分析增加隔离桩对基坑外邻近建筑物变形影响控制，优化基坑开挖对周边建筑物影响的控制措施，同时对影响效应分析过程中所得总结如下。

　　 1)经过4种组合对比分析，在增设1 000隔离桩的情况下建筑物的沉降明显减小，而且隔离桩对地表沉降变化有影响，使地表沉降曲线最大值减小且向远离建筑物方向偏移。

　　 2)总结在控制基坑工程变形及提高稳定性中隔离桩的作用明显。隔离桩具有一定的水平向和竖向承载作用，以及水平向和竖向的变形隔断作用。

　　 3)同时，对钻孔灌注隔离桩在新兴路车站的应用进行了分析和总结，结合有限元数值模拟分析，验证了隔离桩在控制邻近深基坑的浅基础建筑物变形中的良好作用。

　　 4)目前暂无规范对隔离桩设计做明确规定，涉及相关文献也较少，该工艺的设计依据较少，本工程新兴路车站隔离桩采用有限元试算法进行验证分析，但此方法的效率较低。