上海软土深基坑有支撑暴露变形研究

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1、上海软土深基坑有支撑暴露变形研究摘要：软土地区深基坑的变形控制和治理问题已经成了目前岩土工程中一个十分热点的课题。大量工程实践证明：软土地区有支撑暴露对基坑变形的影响不容忽视。本文结合上海地铁某车站基坑，对有支撑暴露时间及其发生的变形进行了对比分析。结果表明：有支撑暴露变形在整个开挖过程中是非常可观的，需引起足够重视。最后提出了一系列控制有支撑暴露变形的施工措施，可以为类似工程提供有益的借鉴。关键词：软土深基坑；有支撑暴露；变形控制0引言城市基坑工程通常处于房屋和生命线工程的密集地区，为保护周围已有建

2、筑物的正常使用和安全，不仅要求基坑支护结构具有足够的强度以保证基坑本身安全，而且对于变形也提出了严格限制。尤其上海软土地区的深基坑工程，很多情况下变形控制往往起决定性作用，因此基坑的变形控制和治理问题已经成了目前地下工程中一个十分热点的课题。基坑变形按时间顺序可分为：前期变形（基坑开挖前的变形）、开挖期间的变形（基坑开挖至底板施工完毕期间的变形）、后期变形（底板浇捣后的变形）。其中开挖阶段安全问题最突出、变形最大，此阶段变形控制是深基坑变形控制的重点。目前上海市大部分深基坑工程都采用刘建航院士提出的时

3、空效应施工方法，采用分层、分段、对称、平衡开挖方法和随挖随撑，按规定时限施加预应力，减少基坑暴露时间的支撑方法。对于每小块土体，根据其相应支撑轴力的施加状态，可将施工时间分为无支撑暴露时间和有支撑暴露时间；其变形分为无支撑暴露变形和有支撑暴露变形。目前基坑的无支撑暴露变形研究较多，相关应对措施较为成熟；对于基坑有支撑暴露变形研究较少，但从大量基坑工程中发现，有支撑暴露变形在基坑开挖过程中不容忽视，在一定情况下可以转变为主要隐患。本文结合实际工程，对基坑工程有支撑暴露变形作了研究，以期对今后的工程有一定

4、借鉴。1基坑变形的时间效应上海地区地表下30m深度以内的地层多属软弱的粘性土，其特点为强度低、含水率高、有很大的流变性，尤以深基坑下部所处的淤泥质粘土的流变性为大。由淤泥质粘土的蠕变试验结果可知[1]，加载后各应力水平下该层土在24h以内都是变形的高速发展期；随后进入变形的稳定发展期，蠕变速率远低于前一阶段的发展；且随应力的增大这两个阶段的速率都会相应增加。由于挡墙的变形是同地层的蠕变分不开的，相应的挡墙变形也分为两个阶段：即前24h的变形（开挖和支撑架设期间一般处于这段期间）和后期稳定发展的变形（主

5、要是支撑完成后的放置期间）。因此一般要求每块土体开挖及支撑时间应控制在24h以内，减少基坑暴露时间，从而减少蠕变的影响。1.1无支撑暴露变形围护结构无支撑暴露时间指分块土体开挖至被动区土体不足以阻止围护结构变形时起，到对应位置的支撑施加预应力完毕止的一段时间。包括两部分：墙后土体开挖时间和对应支撑架设及施加预应力时间。无支撑暴露时间阶段基坑挡墙变形的影响因素很多，包括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。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

6、高应力水平下经历蠕变的高速发展阶段。因此无支撑暴露变形时间的长短与挡墙的变形关系密切。时空效应理论中对各种基坑的开挖方式和参数均作了详尽的规定并且提供了计算方法。具体参数参见上海地铁基坑工程施工规程（SZ-08-2000）。1.2有支撑暴露变形围护结构有支撑暴露时间指围护结构在一层土体开挖、支撑完毕至下一层土体开挖之间的时间。有支撑暴露变形即基坑支护结构有支撑暴露期间的变形。有支撑暴露时间内挡墙的变形主要是土体蠕变引起的变形，这个阶段由于支撑已完成（多数预加轴力），坑底被动区土体的应力水平相对降低，土

7、体进入了稳定的蠕变变形阶段。墙体变形是变形速率和变形时间两者的函数，因此变形与时间有密切关系的，只是不如无支撑暴露变形那么明显，如果有支撑暴露时间较长，累加的变形量值是相当可观的。下面结合上海地铁某车站分析有支撑暴露变形与开挖时间的关系。2工程实例分析2.1工程概况某车站，位于共和新路延长中路的交叉口西侧地下，沿共和新路呈南北向布置，为地下二层岛式车站。净长226.6m，标准段宽17.6m。车站主体围护结构采用地下连续墙，地下连续墙厚度二侧端头井为800mm厚，29m；中间部分为地下连续墙800mm厚

8、，27m。基坑开挖深度，端头井为16.84m，标准段为15.24m，采用四道Φ609钢管支撑。标准段降水开挖，端头井基坑底部注浆加固，加固范围为坑底以下4m；基坑保护等级为二级。该车站主要涉及地层：①人工填土；②褐色～灰黄色粉质粘土；③-1灰色淤泥质粉质粘土；③-2灰色粘质粉土；③-3灰色淤泥质粉质粘土；④灰色淤泥质粘土；⑤-1灰色粘土；⑤-2灰色粉质粘土；⑥-1暗绿色粘土；⑦-1草黄色砂质粉土。整个车站土层分布较均匀，分层界限明显。车站标准段基底位于灰