軟土地區深基坑設計與變形分析技術探究

蔣春霞

（常州工程職業技術學院，建筑工程學院 213164）

軟土地區深基坑設計與變形分析技術探究

蔣春霞

（常州工程職業技術學院，建筑工程學院 213164）

本文將針對具體的工程實例，對在軟土地區進行深基坑設計進行比較詳細的方案介紹，并且針對在土方開挖和支撐的過程當中可能出現的深基坑變形的特征進行系統的分析，能夠為日后類似的工程建筑施工起到一定的參考作用。

軟土地區 深基坑設計 變形 技術性研究

在建筑學領域的相關知識當中，軟土地質指的是相對來說抗剪強度比較低，卻擁有大壓縮性的軟質脆弱土層，其主要的成分是飽和軟粘土，通常，在天然的地層剖面當中它很容易和泥炭以及粉砂形成交錯沉積。軟土含有比較高的水分，強度也比較低，基坑變形的發展速度極快，而且變形量也很大，后期穩定需要花費較長的時間等。針對深基坑工程設計以及變形的分析也是在軟土基礎上進行深基坑建設的關鍵性技術內容，本文將就此展開探究。

一、建筑工程簡述

本文以天津于家堡的金融服務區其中一部分作為討論案例，其主體構造為8層地上工程，其一期基坑的平面占地尺寸大約是400米x250米，占地面積大約是平方米。該施工地區在進行施工之前前身是一座大面積的池塘，之后經過人工填土進行了整平，其土質呈現軟弱狀態，土層當中含水量極高，其類型是非常典型性的軟土。在場地內，開挖土層基本上都是淤泥質地，相較來說透水性比較差，由此，可能會在開挖過程當中出現比較明顯的變形。

二、設計深基坑建筑方案

（一）布置結構

在充分地考慮了安全性、經濟型以及是否會對周邊環境產生影響、施工條件是否便利等四個因素，在本工程進行深基坑設計的時候使用鉆孔灌注樁，加上兩道內部支撐來形成一個完整的支護結構，其中鉆孔灌注樁長度26.5米，樁直徑1.1米，兩柱之間的間距為1.3米，在外側進行深層雙軸攪拌樁的止水帷幕設置操作，保證其直徑為0.7米，其間距為1米，深度是16米。在支護樁內進行支撐操作的時候使用混凝土桁架來進行支撐或者是使用鋼管來進行支撐這樣的兩種形式，上下兩道支撐的頂面標高設置成-2米以及-6.5米，其中第一道支撐需要在深基坑的四個角落的位置上，使用混凝土桁架，其主撐橫截面是700毫米x700毫米，聯系梁橫截面是700毫米x500毫米，圍檁橫截面是600毫米x800毫米；除此之外，在第一道中部以及第二道支撐之間使用雙鋼管來進行支撐，其橫截面是609毫米x16毫米，在圍護樁的樁頂設置圈梁，橫截面是1100毫米x800毫米，對混凝土進行支撐以及圍檁強度是C30。除此之外，對基坑進行支護的結構布置圖如下圖（圖1）所示。

圖1 基坑支護的機構布置示意圖

（二）具體的深基坑施工工藝

對深基坑進行開挖以及支撐需要完全依照分層→分步→對稱→平衡的施工原則來進行，借助對分層開挖的具體層數的控制以及每層進行開挖的實際深度的控制，還有在每層開挖過程當中暴露的時間以及暴露寬度、高度等數值，將還沒有開挖的土體起到的支撐作用進行充分地利用，讓支護機構以及土體變形的程度能夠控制在容許的范圍內。

在這一過程當中，確定施工工程的深基坑具體施工流程，如下：在場地內進行平整放線；進行降水井點的設置，深基坑進行預降水操作；在開槽施工之后，首先進行第一道支撐以及鋼筋混凝土制頂圈梁的建設；進行土方開挖，直到進行到第二道支撐的底部；進行第二道支撐以及圍檁的施工操作；分層開挖土方，一直到挖至基礎大底板的底面，使用混凝土進行墊層澆筑，與此同時開始局部的深坑開挖施工；待開挖完全結束，對基礎底板鋼筋和鋼管混凝土制工程柱進行布置，對基礎大底板進行澆筑；對基礎大底板進行換撐結構的布置，同時將第二道支撐徹底拆除；對地底2層建筑結構展開施工操作；對第一道支撐的位置進行換撐結構的布置，同時將第一道支撐徹底拆除；對地下一層的結構進行施工操作，直到±0樓的樓板施工完畢；展開基坑回填的施工操作。

綜上，在整個深基坑的開挖過程中，需要嚴格遵守“先支撐后開挖，保證開挖分層，防止超挖”的施工原則，盡可能降低在深基坑當中的支護結構以及周邊地質變形的影響。在開挖工作徹底完成之后的四十八個小時之內進行混凝土支撐的澆筑，并且保證盡快結束澆筑；同時，在開挖完全完成之后的二十四個小時之內完成鋼支撐的架設。

三、在深基坑開挖施工中出現變形的情況分析

通常，深基坑的施工操作所造成的變形情況主要是圍護結構出現變形，或者是坑底的土體明顯隆起、基坑周圍的地層出現移動的情況這樣的三個方面。在深基坑開挖的過程指的是在開挖面上進行卸載的過程，它不但會造成深基坑的坑底土體出現一種向上為主要牽引的位置移動，同時還會造成圍護結構由于兩側的土體壓力差而形成的水平方向形狀變化，而圍護結構本身出現變形可能會導致深基坑坑底的土體出現塑性隆起的情況，而這兩者形成的共同作用也是造成周圍的地層明顯移動的主要誘因。

與該工程的實際情況以及具體的施工過程相結合，綜合考慮其中的14個施工狀況，分析結果具體如下。

施工地形成自重應力場；形成圍護樁，初始平衡；角撐部位的土體達到-3米；混凝土角撐、冠梁以及圍檁形成；對撐部位的土體達到-3米；鋼支撐形成，預應力施加；開始全面開挖，深度-5米；開挖后角撐部位的土體深度達到-7米；對撐部位的土體達到-7米；第二道鋼制支撐形成，預應力施加；角撐部位的土體達到-9米；對撐部位的土體達到-9米；角撐部位的土體達到-11.2米；對撐部位的土體達到-11.2米。

總的來說，開挖基坑以及支撐的過程當中，計算樁體位移的結果說明：

首先，對于樁體的變形以及位移特征，在懸臂初次開挖的時候，其最大的位移處是樁頂的位置，約為57毫米，在施加了第一道鋼支撐并施加了預應力之后，其樁頂受到明顯擠壓，位移最大值降低到49毫米；之后伴隨著開挖操作的不斷深入，樁頂受到了支撐約束，其位移的變化非常微小，同時最大位移的部位開始呈現向下移動的情況，開挖到最底部的時候，其最大的位移值是91毫米，位置在-15米左右的位置。

其次，對于超挖與樁體位移之間的關系，綜合兩種在施工過程當中可能會遇到的情況來進行計算。其一，沒有任何支撐的情況下，直接開挖到-5米的位置；其二，按照正常的施工順序，施工到-7米，不進行第二道支撐，超挖到-9米的位置。經過計算，超挖很可能會導致樁體更加明顯的位移。懸臂開挖的時候，超挖可能會增加樁頂的位移，增加幅度大概在84%左右。設置了第一道支撐之后，因為超挖導致樁身的位移幅度超過30%。由此，在進行深基坑的開挖當中，必須要嚴格控制超挖的情況，必須先支撐后開挖。

結語：

總的來說，進行深基坑建筑工程的土方開挖工作勢必會產生比較明顯的支護結構變形，并且可能發生基坑周圍的土體變形，土方開挖所造成的變形不但和施工地的地質條件、建筑支護情況、施工環境氣候條件、開挖的設計方案、預應力以及施工的時長等因素有關系，而且同時還會受到降水以及坑外超載一類的因素作用。需要在施工的過程當中進行更加嚴格的控制和管理。

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TU7

B

1007-6344（2015）11-0144-01

蔣春霞，女，漢族，江蘇蘇州人，1980年2月，常州工程職業技術學院建筑工程學院，講師，研究生學歷，主要從事建筑結構設計與施工