海积软土地区基坑变形影响因素和控制措施

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1、海积软土地区基坑变形影响因素和控制措施　　摘要：城市地铁基坑具有深、大的特点，挖深一般在15~20m之间,基坑近旁多有建筑物、道路和管线分布。为保护周边建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，而且对于变形也提出了严格限制。尤其是海积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。本文针对海积软土地层深基坑变形的施工影响因素及控制措施进行研究总结，对类似工程施工具有指导意义。关键词：海积软土；深基坑；变形；控制中图分类号：U213.1文献标识

2、码：A文章编号：1.深基坑变形与变形机理基坑开挖引起的变形主要包括三个部分：围护结构的变形和位移、围护结构后的地表沉降和土体位移、基坑底部的回弹和隆起。研究证明这三方面是相互关联的，两种柔性支护基坑的基坑变形如图1.1所示：图1基坑变形示意图1.1围护结构变形8对于悬臂围护结构和开挖深度较浅时尚未设支撑的带支撑围护结构，墙体侧向变形一般表现为三角形分布，即墙顶位移最大，墙体绕其坑底以下某点向坑内倾斜。支撑体系设置完毕并开始受力后，随着开挖深度的增加，墙体的侧向变形呈现出墙顶位移基本不变，墙体腹部向坑内凸起。基坑开挖时，荷载不平衡导致围护墙

3、体产生水平向变形和位移，从而改变基坑外围土体的原始应力状态而引起地层移动。基坑开挖时，围护墙内侧卸去原有土压力，而基坑外侧受主动土压力，坑底墙体内侧受全部或部分被动土压力，不平衡土压力使墙体产生变形和位移。围护墙的变形和位移又使墙体主动土压力区和被动土压力区的土体发生位移，墙外侧主动土压力区的土体向坑内移动，使背后土体水平应力减小，剪力增大，出现塑性区而在开挖面以下的被动区土体向坑内移动，使坑底土体水平向应力加大，导致坑底土体剪应力增大而发生水平向挤压和向上隆起的位移。在软土地区由于围护结构插入比较大（1：0.8～1.2），坑外土体绕过围

4、护结构底向坑内流动受到限制，因此坑外地表沉降和深层土体移动主要是由围护结构变形引起的。墙体变形不仅使墙外侧发生地层损失而引起地表沉降，而且使墙外侧塑性区扩大，因而增加了墙外土体向坑内的移动和相应的坑内隆起，墙体的变形是引起周围地层移动的重要原因。1.2围护结构后的地表沉降和土体位移8基坑开挖将引起围护结构后相当范围内地表沉降及土体位移，这是基坑工程对周围环境的主要危害之一。目前对地表沉降和土体位移的研究主要集中在分析地表沉降的分布形式、范围及沉降的最大值。而对于周边环境保护更重要的差异沉降的研究则有待进一步深入。软土地区的深基坑由于深度较

5、大、土质较弱，围护结构外土体进入塑性区的范围较大，土体发生的弹性形变和塑性流动也较大，且墙体变形引起土体向坑内移动，导致围护结构墙后地表和土层沉降和位移。1.3基坑底部的回弹和隆起基坑开挖时，基坑底面的变形量由两部分组成：一是由于消除了坑底以上坑内土体的自重应力，坑底以下土体由于应力释放将产生回弹；二是基坑周围土体自重作用和水平方向对坑内土体的挤压使坑底土向上隆起。在较窄的基坑中，底部隆起呈现出中间大、两边小的形态。基坑较宽时，在距离围护结构一定距离处坑底隆起达到最大，中心区域隆起量相对较小。8坑底土体隆起是坑底土体原有应力状态因垂直卸荷

6、而改变的结果。在开挖深度不大时，坑底土体在卸荷后发生垂直向隆起，当围护墙底为良好的原状土或注浆加固土时，围护墙在土体作用下也被抬高。坑底隆起量为中间大，两侧小，这种隆起基本不会导致两侧围护墙体的侧向变形。随着开挖深度不断加大，坑内外土面高差不断加大，到达一定程度时，将导致基坑坑底产生塑性隆起，同时在基坑周围产生较大的塑性区，并引起地表沉降。由于围护结构的位移一般对基坑本身和周围环境影响较小，基坑底部的回弹和隆起在实际工程中难以区分并精确量测。2.基坑变形的设计影响因素2.1围护结构及支撑刚度基坑开挖过程中，桩墙围护结构以及撑锚等支撑构件都

7、会发生变形。通过计算得知：采用增加墙厚和支撑刚度并不是减少支护变形最经济有效的办法。可以考虑采用其他措施来控制基坑变形。2.2内支撑竖向间距适当减少内支撑的竖向间距不仅能增加墙体相对刚度，而且能够缩短墙体从开挖暴露到支护的时间。第一道支撑的位置对于基坑的变形影响不是很大，但是也不能无限制的靠下，离地表距离一般要求不低于土体的自立高度。2.3支撑预加轴力8随着预加轴力的不段增大，基坑开挖面以上的围护结构最大位移不断减小，但是开挖面以下的围护结构位移无太大的变化，和支撑刚度一样，预加轴力对于控制开挖面以上的围护结构位移具有一定的影响，对开挖面

8、以下影响不大；同时最大正弯矩也有一定程度的减小。对支撑进行预加轴力对于控制围护结构的变形效果很明显。当然无限的增大支撑预加轴力是不可取的，对于减小围护结构的变形效果不会很明显。一般来说，预加的