軟土地區(qū)深基坑支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形監(jiān)測研究

林東杰

摘要：在軟土地區(qū)深基坑施工階段，支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力以及變形監(jiān)測成為保證施工安全的關(guān)鍵，本文在了解深基坑支護體系破壞原因的基礎(chǔ)上，結(jié)合某具體案例，介紹了支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形監(jiān)測的基本內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：軟土地區(qū);深基坑支護;變形

1 深基坑支護結(jié)構(gòu)破壞原因

軟土地區(qū)深基坑施工難度較大，具有涉及領(lǐng)域廣、工程事故多、造成損失嚴重等特征。深基坑支護結(jié)構(gòu)破壞不僅會帶來工程項目總成本增加，還會威脅施工人員安全。根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗可知，深基坑支護結(jié)構(gòu)破壞的原因主要包括以下幾方面：

1.1 基坑與周圍的土體本身存在復(fù)雜的水文地質(zhì)條件以及物理學(xué)性質(zhì)，在勘探期間會導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)存在嚴重的離散性，無法真實、全面的反應(yīng)土層狀況，影響了支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1.2 基坑周圍具有復(fù)雜的施工環(huán)境，包括道路、地下管線以及鄰近構(gòu)筑物等，這些會對基坑周圍圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

1.3 支護結(jié)構(gòu)的選型不合理。根據(jù)現(xiàn)有工程項目的施工經(jīng)驗可知，基坑支護結(jié)構(gòu)的選擇受實際開挖深度以及土體物理學(xué)性質(zhì)的影響，除此之外還需要考慮地下水位、周圍環(huán)境等因素的影響。但是在施工中部分單位對基坑支護結(jié)構(gòu)施工的知識了解甚少，隨意選擇支護結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致最終施工質(zhì)量不滿意。

1.4 主動土的壓力大于設(shè)計值

在深基坑支護結(jié)構(gòu)中，土壓力是影響結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要因素，而在實際上，受軟土層影響，土壓力從深基坑開挖施工一直到地下結(jié)構(gòu)完成的過程中是不斷變化的，主要表現(xiàn)為：①因為氣候因素變化，雨季或者地下管道漏水造成地下水位上升，相應(yīng)的降低了土壤的內(nèi)摩擦角，摩擦力下降，造成基坑的側(cè)土壓力增加，致使制度結(jié)構(gòu)變形、破壞。②由于施工場地是有限的，在施工期間所挖出的土方以及工程項目所需要使用的混凝土、鋼筋堆放在場地周圍，基坑周圍地面嚴重超載，引發(fā)變形。③施工作業(yè)期間的方法不規(guī)范，例如挖土機與支護樁的距離太近，造成支護樁承受了較大的側(cè)向力，最終造成變形。

2 深基坑支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形監(jiān)測案例分析

2.1 案例簡介

在某建筑項目中，采用了地下連續(xù)墻的支護結(jié)構(gòu)施工工藝，開挖深度16.13m，端口部位墻身32m，基層支撐第一道使用了混凝土支撐方法，其余使用鋼支撐模式，支撐部件之間的水平間距為3m;在開挖面以下的鉆孔灌注樁長度為40m，插入深度3m;標準段為靠管線側(cè)裙邊使用了5.0m+3.0m@3.0m抽條加固模式。土層的相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

2.2 數(shù)據(jù)計算與實測結(jié)果比較

本次項目中在利用有限元程序計算不同情況下連續(xù)墻水平位移的情況后可以發(fā)現(xiàn)，隨著工程項目施工的開展，連續(xù)墻的位移變化趨勢與典型的“大肚型變化”規(guī)律之間存在相似性，并且水平位移的最大位置出現(xiàn)在基坑開挖面附近;而根據(jù)地下連續(xù)墻水平位移的有限元計算值及和實測值對比結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，通過考慮時空效應(yīng)原理的有限元算法，計算的結(jié)果與墻體變形相對接近。這是因為該方法通過時空效應(yīng)原理，依靠等效被動抗力系數(shù)來反應(yīng)土體的變化的復(fù)雜性，例如不良地質(zhì)的加固特性以及其他各種施工工況所產(chǎn)生的不良影響。除此之外，隨著工程項目施工以及空間、時間因素影響，如土壤的壓力會隨著不同工序施工而發(fā)生變化。例如在本次研究工程項目中發(fā)現(xiàn)，因為測斜初值測量時間開始在第一層土體開挖與圈梁施工完成后，所以開挖第一層土體的水平位移未加以考慮，若加上開挖第一層土體的水平位移量，這種方法能夠讓兩者之間的結(jié)果更加契合，具有可行性。

同時在通過有限單元計算支護結(jié)構(gòu)的彎矩變化情況下，根據(jù)研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在本次項目中，隨著工程項目開展連續(xù)墻施工之后，其彎矩變化與墻的深度變化之間存在相互性，但是線路的光滑程度之間還存在著一定的數(shù)據(jù)差異，而造成這一情況的主要原因是高階導(dǎo)數(shù)本身的連續(xù)性，所以在擬合后的彎矩通常不會發(fā)生突變情況，并且有限元計算后所發(fā)現(xiàn)，在每個工況下，保證彎矩的最大值一直處于開挖面附近的1.0m-1.5m范圍內(nèi)。

2.3 地下連續(xù)墻厚度變化對支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響

本次項目中為了能夠進一步了解地下連續(xù)墻厚度對支護結(jié)構(gòu)變形的影響，分別選擇600mm、700mm、800mm、1000mm四個指標來計算連續(xù)墻變形，在保證其他參數(shù)相同的情況下，則地下連續(xù)墻的位移參數(shù)及有限元分析如圖1、圖2、圖3所示。

根據(jù)案例項目的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，當?shù)叵聡鷫Φ暮穸葟?.6m增加至1.0m的過程中，圍墻的水平位移情況明顯減小，這一結(jié)果說明，增加地下連續(xù)墻的厚度是控制位移的有效手段;但是隨著墻體厚度進一步增加，通過增加圍墻厚度來控制位移的效果明顯下降（見圖2）。除此之外，隨著墻體厚度增加，地下連續(xù)墻的彎矩也會進一步增加。但是在工程項目中，還需要考慮工程造價的影響，所以在墻體強度、穩(wěn)定性滿足預(yù)期的情況下，適當?shù)脑黾訅穸仁强刂莆灰频挠行Х椒ǎ敬雾椖恐袑Φ暮穸瓤刂圃?.8m，實現(xiàn)了墻性能與造價的最優(yōu)化。

3 結(jié)語：

在軟土地區(qū)的基坑開挖支護施工中，通過監(jiān)測支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形能夠為整個工程項目的順利開展提供數(shù)據(jù)支持，全面提高施工質(zhì)量，所以值得關(guān)注。

參考文獻：

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