軟土深基坑施工變形控制研究

[關鍵字]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系。由于浙江沿海地區(qū)地質條件較差，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層框架剪力墻結構建筑物，地下室建筑面積約14923m2。建筑物室內地坪設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，主體結構基礎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；東側為南北向河流，南側為規(guī)劃道路，因此它地處繁華地帶，因此對它的設計環(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的檢測發(fā)現(xiàn)，土質中含有大量的黏土淤泥，它們的含水量都比較大，導致土質松軟，這對于支護結構的穩(wěn)定性產生了一定的影響。在最開始施工的時候，隨著基坑挖掘深度的加深，支護結構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，保證施工質量，使它不出現(xiàn)縮徑、夾泥、露筋、斷樁等施工質量問題。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)生一定程度的側向位移和變形，支護墻的位移導致墻體開挖壓力區(qū)的土地部分發(fā)生位移，墻外側由于地表的損失導致地表向下降落，使得墻外土地向坑內移動的幅度增大，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上來控制變形。其中對于基坑支護結構設計來說，它入土的深度對變形的影響程度最大，支護結構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。支護結構的牢固程度支護樁的材料直徑有著密切的關系，加大直徑、選用結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，時空效應是施工變形控制應該考慮的第二個因素。土地表層的土質由于土質較差，導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、控制基坑變形所應該采取的技術方面的措施 

　　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系，基坑開挖應根據(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保留30cm左右土方，由人工跟進修整；按照施工挖土時必須堅持“大基坑，小開挖，開槽設撐、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，分層深度不應超過1m，并采用跳槽開挖，挖至坑底標高后，應抓緊澆注墊層及基礎底板，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，加大支護柱結構嵌入的深度和它的剛度。墻體的變形與支護柱的關系最大，支護結構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，同等地質條件和開挖深度一樣的時候，它的變形程度就會相應減小。 

　　第三，加強內支撐立柱樁系統(tǒng)的控制。綜合支護結構受力合理、施工可行、周邊環(huán)境以及有關建筑管理規(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柱豎向立柱樁施工時，先將鋼格構柱與下部鉆孔樁鋼筋籠焊接牢固，再整體吊入孔內，下籠時應對格構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置臨時性的排水土溝，基坑開挖到設計標高后，施工單位可根據(jù)實際情況在坑底設置排水溝、集水井排水，坑底排水溝應離開基坑底邊線4m以上。基坑西側坑外設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，應立即回填土方；若坑底出現(xiàn)滲流、流土等現(xiàn)象時，應暫停施工并做好必要的應急措施。 

　　第五，做好基坑應急措施。成立專門的應急領導小組，責任落實到個人。當支護結構或地面出現(xiàn)裂縫時，及時用水泥砂漿封堵。突降大雨時，應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，應及時采取內堵、坑外注漿或高壓旋噴等有效措施。 

　　結語 

　　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濟損失人身安全還有對環(huán)境的破壞，變形控制研究應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，保證施工質量，深基坑變形控制問題應該給與足夠的重視。 

　　參考文獻： 

　　[1]候學緣，劉建航；基坑工程手冊；中國建筑工業(yè)出版社，1997年 

　　[2]溫玉君；劉朝明；；上海軟土超深基坑圍護結構水平位移的統(tǒng)計分析[A]；2010城市軌道交通關鍵技術論壇論文集[C]；2010年 

　　[3]鄭大同，孫更生；軟土地基與地下工程；中國建筑工業(yè)出版社；1991年 

　　[4]軟土市政地下工程施工技術手冊；上海市市政工程管理局編；1990年 

　　[5]侯永茂；軟土地層中格形地下連續(xù)墻圍護結構性狀研究[D]；上海交通大學；2010年