軟土深基坑施工變形控制研究

[摘要]

本文通過對溫州大西洋購物中心二期地下室基坑支護設(shè)計的探索和理論研究，根據(jù)它的場地地質(zhì)條件、各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標，支護樁及支撐部分設(shè)計技術(shù)要求、周邊環(huán)境等因素，來提出一些好的適用的基坑施工變形控制的有力措施和建議。根據(jù)影響基坑施工變形因素的具體分析，研究出一些方法，控制變形的措施有：水平注漿法，地上土地加固法，拱形槽壁法，降水糾偏法等，還應(yīng)該有對支護結(jié)構(gòu)頂部水平位移與沉降及周邊地表沉降的監(jiān)測、對水平支撐進行軸力監(jiān)測等等，需據(jù)現(xiàn)場實際情況，對周邊需要保護的管線及建筑物進行監(jiān)測。

[關(guān)鍵字]軟工深基坑變形控制基坑施工

引言

隨著社會人口的增多，和目前有限的土地資源，人們開始把視線聚焦于地下土地的開發(fā)利用，地下室，地下停車場以及地鐵的逐漸普及，都與軟土深基坑工程有著密切的關(guān)系。由于浙江沿海地區(qū)地質(zhì)條件較差，主要以軟土（淤泥）為主，基坑開挖主要在淤泥層中，深基坑支護一般采用鉆孔灌注樁排樁+水平鋼筋砼內(nèi)支撐的支護形式，如果基坑支護體系不夠穩(wěn)定，在基坑土方開挖的過程中，就會產(chǎn)生一定的變形，如果變形過大，會造成支撐體系的破壞，從而帶來嚴重的后果。軟土深基坑具有變形速度快等的特點，使得它的安全性問題成為一個重要的研究課題。

一、溫州大西洋購物中心二期地下室工程慨況

溫州大西洋購物中心規(guī)劃地塊擬建3棟10～14層框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑物，地下室建筑面積約14923m2。建筑物室內(nèi)地坪設(shè)計相對標高相當于黃海高程系絕對標高5.550m，現(xiàn)場地自然地面平均標高為4.85m，地下室底板面標高-5.20m，板厚400mm，底板、承臺、地梁底為150厚C15素砼找平，其下厚150片石灌砂夯實墊層，主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)采用機械鉆孔灌注樁，基坑支護總延長米約714m，由于它地處街道交叉處，建場地位于溫州市甌海區(qū)婁橋鎮(zhèn)婁東大街以西，橫嶼路與甌海大道交叉口西南角；東側(cè)為南北向河流，南側(cè)為規(guī)劃道路，因此它地處繁華地帶，因此對它的設(shè)計環(huán)境要求較高，要在不破壞周邊環(huán)境的前提下來施工。

二、軟土深基坑變形特點

根據(jù)溫州大西洋購物中心地下室土質(zhì)的檢測發(fā)現(xiàn)，土質(zhì)中含有大量的黏土淤泥，它們的含水量都比較大，導(dǎo)致土質(zhì)松軟，這對于支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了一定的影響。在最開始施工的時候，隨著基坑挖掘深度的加深，支護結(jié)構(gòu)的水平位移變化也會增多，水平位移會出現(xiàn)中間凹下去兩端凸起來的特征，長邊的變形程度會比短邊明顯，施工時可采用跳打方式，保證施工質(zhì)量，使它不出現(xiàn)縮徑、夾泥、露筋、斷樁等施工質(zhì)量問題。由于基坑平面不規(guī)則，沒有固定的形狀，它會呈現(xiàn)出兩邊大小不一的效果，墻后的沉降點也應(yīng)該低于圍護墻排樁長度的一倍左右，當土地開挖變深時，各個部位變形特征相差不多，立柱樁用54根φ700鉆孔灌注樁和22根原工程樁來支撐，有效抑制了內(nèi)支撐體系垂直變形。

三、深基坑變形機理和變形控制因素分析

基坑開挖的變形原理就是讓坑下面的土地向上發(fā)生移動，讓周邊的墻體在兩邊部分或者全部壓力的作用下發(fā)生一定程度的側(cè)向位移和變形，支護墻的位移導(dǎo)致墻體開挖壓力區(qū)的土地部分發(fā)生位移，墻外側(cè)由于地表的損失導(dǎo)致地表向下降落，使得墻外土地向坑內(nèi)移動的幅度增大，總而言之，隨著開挖深度的加大，地下層土質(zhì)就變軟，深基坑周圍的土地塑性流動范圍變大，這是土地就開始向坑內(nèi)移動，致使圍護墻后面的地表發(fā)生一定的降落。

由于軟土深基坑它影響的范圍比較大，而且變形量也較大，在施工過程中要做好周邊環(huán)境的保護，在環(huán)境不受到破壞的基礎(chǔ)上來控制變形。其中對于基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，它入土的深度對變形的影響程度最大，支護結(jié)構(gòu)入土深度比較淺的時候，墻體的變形隨著深度的加深反而變小，幾乎可以忽略不計。支護結(jié)構(gòu)的牢固程度支護樁的材料直徑有著密切的關(guān)系，加大直徑、選用結(jié)實的材料可以減少支護樁發(fā)生位移變化。隨著開挖深度的加深，以及基坑與空氣接觸的時間的變化，坑內(nèi)外以及墻體支護樁的受力狀態(tài)也會不斷的發(fā)生變化，時空效應(yīng)是施工變形控制應(yīng)該考慮的第二個因素。土地表層的土質(zhì)由于土質(zhì)較差，導(dǎo)致它的變形量也比較大，尤其是在最開始開挖的階段，耗費的時間會比較長，基坑變形的水平位移會比較明顯，而到了施工后期，這種變化就會趨于平緩趨勢。

四、控制基坑變形所應(yīng)該采取的技術(shù)方面的措施

第一，控制土方開挖的過程。由于最開始的時候基坑變形與施工時間有關(guān)系，基坑開挖應(yīng)根據(jù)后澆帶位置分區(qū)分層開挖土方，基坑土方采用機械開挖時應(yīng)保留30cm左右土方，由人工跟進修整；按照施工挖土?xí)r必須堅持“大基坑，小開挖，開槽設(shè)撐、先撐后挖、分層分段開挖、嚴禁超挖”的原則；粘土層每段開挖不得超過12m，挖到淤泥層時，分段長度不得超過6m，分層深度不應(yīng)超過1m，并采用跳槽開挖，挖至坑底標高后，應(yīng)抓緊澆注墊層及基礎(chǔ)底板，盡量減少基坑底土體暴露時間。開挖的時候遵循一定的施工順序，采用“五邊”法，即邊挖土、邊鑿去工程樁上松散多余部分、邊鋪片石灌砂基層、邊澆素砼墊層、邊砌地梁承臺低于底板底的磚胎模。

第二，加大支護柱結(jié)構(gòu)嵌入的深度和它的剛度。墻體的變形與支護柱的關(guān)系最大，支護結(jié)構(gòu)采用單排鉆孔灌注樁φ600@800并選用C25水下混凝土，樁位水平偏差要求<50mm，塌落度16-22cm，主筋保護層厚度35mm，當支護柱嵌入地表的深度加大時，同等地質(zhì)條件和開挖深度一樣的時候，它的變形程度就會相應(yīng)減小。

第三，加強內(nèi)支撐立柱樁系統(tǒng)的控制。綜合支護結(jié)構(gòu)受力合理、施工可行、周邊環(huán)境以及有關(guān)建筑管理規(guī)定等綜合分析，本基坑采用排樁加鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐的支護方案，并在被動區(qū)采用水泥攪拌樁加固土體，坑中坑采用水泥攪拌樁進行二次圍護，基坑北側(cè)坡道部分采用槽鋼進行二次維護。豎向立柱樁在基坑底的上部為鋼格構(gòu)柱豎向立柱樁施工時，先將鋼格構(gòu)柱與下部鉆孔樁鋼筋籠焊接牢固，再整體吊入孔內(nèi)，下籠時應(yīng)對格構(gòu)柱進行校正并注意方向性，最主要的是它是否能夠有效的控制基坑的變形。

第四，做好基坑排水的措施。沿基坑外圍一周設(shè)寬300mm，深400mm排水溝，做好有組織的排水。為防止基坑底部積水，基坑開挖施工期間可在坑底設(shè)置臨時性的排水土溝，基坑開挖到設(shè)計標高后，施工單位可根據(jù)實際情況在坑底設(shè)置排水溝、集水井排水，坑底排水溝應(yīng)離開基坑底邊線4m以上。基坑西側(cè)坑外設(shè)置一排水泥攪拌樁止水帷幕。基坑施工時其余段若出現(xiàn)坑壁滲流、流土等現(xiàn)象時，可采取坑壁掛網(wǎng)噴砼，或采取坑外注漿或高壓旋噴、管井降水等有效措施，如堵漏有困難時，應(yīng)立即回填土方；若坑底出現(xiàn)滲流、流土等現(xiàn)象時，應(yīng)暫停施工并做好必要的應(yīng)急措施。

第五，做好基坑應(yīng)急措施。成立專門的應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組，責(zé)任落實到個人。當支護結(jié)構(gòu)或地面出現(xiàn)裂縫時，及時用水泥砂漿封堵。突降大雨時，應(yīng)立即起動備用水泵抽水，并安排專人不間斷觀察基坑的穩(wěn)定情況。若開挖過程中坑壁出現(xiàn)明顯滲漏、流土現(xiàn)象時，應(yīng)及時采取內(nèi)堵、坑外注漿或高壓旋噴等有效措施。

結(jié)語

軟土深基坑變形不是由一個方面引起的，而是很多因素共同作用的結(jié)果，這就給變形控制研究增加了挑戰(zhàn)性。為了避免基坑變形造成一些不可估量的經(jīng)濟損失人身安全還有對環(huán)境的破壞，變形控制研究應(yīng)該更深層次更全方位的次去探討，施工過程中也要參考施工標準和安全準則，保證施工質(zhì)量，深基坑變形控制問題應(yīng)該給與足夠的重視。

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作者簡介：

張九會（1985.09）性別：男籍貫：甘肅省隴南市成縣，工作單位：溫州工程勘察院有限公司，學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：助理工程師