降雨條件下膨脹土地層基坑支護結構的變形分析

鄭 磊,周盛全

(1.安徽公共資源交易集團項目管理有限公司,安徽 合肥 230001;2.安徽理工大學 土木建筑學院,安徽 淮南 232001)

由于膨脹土含有粘粒及親水性較強的蒙脫石、伊利石和高嶺土等黏土礦物成分,具有失水收縮和吸水膨脹等物理特性[1]。其礦物成分具有較強的親水性,因內部結晶質排列不同,與水結合時體積變化也存在差異。原因在于水滲入晶層之間會形成水膜夾層引起晶格擴張,導致土體膨脹;反之失水收縮干裂[2]。吸水膨脹后的膨脹土若受到周邊約束不能自由膨脹,便會在土體中產生膨脹力[3],降低安全性。

膨脹土地層基坑工程在降雨等外部環境的影響下會在支護結構上形成附加應力場,降低基坑工程的安全性[4]。為了驗證膨脹作用力對深基坑支護結構變形與受力影響程度,在進行基坑開挖數值模擬時加載一定的水平膨脹力,得出相應的支護結構變形和內力計算值,對比現場監測數據,可對設計與施工起到一定的參考作用。

1 工程概況

1.1 工程設計概況

合肥市軌道交通5號線四川路站為地下雙層雙跨、局部雙層三跨島式站臺車站,為箱形框架結構。車站長209 m,標準段寬19.7 m,基坑深約16.8 m,支護樁為樁長約22.1 m的Ф800@1100鉆孔灌注樁。基坑共設置3道支撐,其中第1道為鋼筋混凝土支撐,第2道和第3道均為Ф609鋼管支撐。

1.2 工程地質情況

四川路站主要地層工程特征及物理力學指標見表1。車站基坑坑底和樁底均位于⑥2黏土層,含大量親水性礦物,裂隙發育,是一種典型的膨脹土地層,具有中等偏弱膨脹性。……