軟土環(huán)境下深基坑施工引起的變形與控制

關(guān)鍵詞：軟土地區(qū)；深基坑施工；變形控制 

　　軟土地區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜，軟土地區(qū)深基坑開挖過程中，必須確保軟土地區(qū)深基坑本身安全及周邊建筑物、巖土穩(wěn)定的安全，故在軟土地區(qū)深基坑施工工程中，進行軟土地區(qū)深基坑及周圍環(huán)境信息化監(jiān)測是必不可少。施工時采集積累實測數(shù)據(jù)以供研究之用，通過進一步的分析可為南昌其它通道工程及地鐵工程軟土地區(qū)深基坑設(shè)計和施工方法提供參考類比。本文對軟土地區(qū)深基坑的圍護樁水平位移、樁頂水平位移與沉降、鋼支撐軸力、混凝土支撐軸力以及地下水位進行了監(jiān)測，對監(jiān)測結(jié)果進行了深入的研究和分析，并將數(shù)值模擬分析結(jié)果的數(shù)據(jù)提取出來，與本章的監(jiān)測結(jié)果進行了對比與分析。 

　　1. 軟土地區(qū)深基坑變形分析 

　　1.1 孔隙水壓力場分析 

　　軟土地區(qū)深基坑在開挖降水過程中，由于高壓旋噴樁止水帷幕滲透系數(shù)遠小于軟土地區(qū)深基坑巖土體，起到了比較好的隔水作用，所以開挖 6m和開挖到坑底時，孔隙水壓力變化不是很大。由于中風化砂巖滲透系數(shù)不高，達到滲流穩(wěn)定狀態(tài)需要較長的計算時間，所以在軟土地區(qū)深基坑開挖降水模擬時，流固耦合計算以力學計算部分達到近似收斂則停止，開挖完成后，繼續(xù)滲流計算直至到滲流穩(wěn)定狀態(tài)為止。 

　　1.2 位移場分析 

　�。�1）豎向位移場分析 

　　軟土地區(qū)深基坑外的沉降值隨距軟土地區(qū)深基坑邊的距離增大而增大，最大值位發(fā)生在距離軟土地區(qū)深基坑邊約為軟土地區(qū)深基坑開挖深度2倍距離處，在開挖6.5m時，軟土地區(qū)深基坑外沉降最大值為9.76mm，開挖至坑底時，兩邊沉降最大值為13.15mm，說明隨著軟土地區(qū)深基坑開挖的進行，兩邊土體的沉降值隨開挖深度的增大而增大。在軟土地區(qū)深基坑外兩邊的沉降量不相等，右側(cè)的地表沉降比左側(cè)的沉降要大，這是由于軟土地區(qū)深基坑右側(cè)靠近江流，在軟土地區(qū)深基坑右側(cè)設(shè)置了降水井，降水井在阻斷水流向?qū)�軟土地區(qū)深基坑附近，使得地下水位下降，孔隙水壓力發(fā)生變化，土體發(fā)生了一定的固結(jié)沉降，所以右側(cè)沉降值比左側(cè)沉降值要大。 

　　軟土地區(qū)深基坑內(nèi)的隆起值隨著開挖的進行而增大，在軟土地區(qū)深基坑開挖 6.5m 時，基坑內(nèi)隆起最大值為 8.68mm，在軟土地區(qū)深基坑開挖至坑底時，坑內(nèi)最大隆起值為 11.55mm，這主要是由于隨著軟土地區(qū)深基坑開挖的進行，軟土地區(qū)深基坑內(nèi)土體卸載效應(yīng)，使得坑內(nèi)土體發(fā)生了隆起。軟土地區(qū)深基坑開挖至坑底時，軟土地區(qū)深基坑隆起值隨距軟土地區(qū)深基坑中心距離減小而增大，最大值發(fā)生在軟土地區(qū)深基坑底部中間位置，最大值為 11.55mm。 

　�。�2）水平位移場分析 

　　軟土地區(qū)深基坑在開挖不同階段時，隨著軟土地區(qū)深基坑開挖深度增加，軟土地區(qū)深基坑側(cè)壁的水平向位移在逐漸增加，總體來講，軟土地區(qū)深基坑頂部水平位移變化相對于中部位移變化要小，這是由于第一道鋼筋混凝土支撐的支護，使得頂部的土體受到約束，從而土體變化相對較小。在開挖面附近軟土地區(qū)深基坑側(cè)壁的水平位移最大。軟土地區(qū)深基坑中部大約 6 米的位置，第二道鋼支撐支護剛度弱于第一道鋼筋混凝土支撐，周圍水平位移比頂部的位移要大，水平位移最大值達為 6.32 mm。x方向位移大體呈對稱狀態(tài)，說明軟土地區(qū)深基坑圍護結(jié)構(gòu)基本處于受力平衡狀態(tài)。 

　　2. 軟土地區(qū)深基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測控制 

　　2.1 軟土地區(qū)深基坑監(jiān)測的內(nèi)容 

　　軟土地區(qū)深基坑監(jiān)測主要包括對圍護樁身水平位移（測斜）監(jiān)測、樁頂水平位移和沉降監(jiān)測、鋼支撐軸力監(jiān)測、混凝土支撐內(nèi)力監(jiān)測和地下水位的監(jiān)測。 

　　2.2 監(jiān)測點安裝埋設(shè)與監(jiān)測方法原理 

　�。�1）圍護樁身水平位移（測斜）監(jiān)測 

　　監(jiān)測目的：圍護結(jié)構(gòu)的變形通過預(yù)埋在樁體的測斜孔進行監(jiān)測，主要了解隨軟土地區(qū)深基坑開挖深度的增加，圍護樁體不同深度水平位移變化情況。 

　　測孔設(shè)置：設(shè)在軟土地區(qū)深基坑鉆孔樁中，深度與鉆孔樁一樣深。 

　　儀器和材料：采用 CX-3C 測斜儀，其讀數(shù)分辨率可達 0.02mm，它可以記錄、存儲垂直和平行軟土地區(qū)深基坑的兩個方向測斜數(shù)據(jù)，與電腦連接傳輸數(shù)據(jù)，利用配套的 DMM 軟件進行數(shù)據(jù)處理，打印變形曲線。測斜管選用內(nèi)徑 70mm的 PVC 管。 

　　埋設(shè)方法：在鉆孔灌注樁施工前，具體埋設(shè)位置標明在施工圖紙，并隨時關(guān)注施工單位的進度，將測斜管逐節(jié)連接并在鋼筋籠上用扎絲捆扎好，放鋼筋籠時將綁有測斜管的一側(cè)靠近土體，測斜管內(nèi)部一組導(dǎo)槽的方向與圍護樁水平位移方向相同。測斜管的底端用布料堵塞，防止水泥漿滲入到管內(nèi)。 

　　（2）樁頂水平位移和沉降監(jiān)測 

　　樁頂沉降測量采用精密水準儀 DS05，按國家二等水準要求觀測。以閉合或附合路線聯(lián)測各監(jiān)測點，按照水準基準點，把各監(jiān)測點標高測出。本次測點沉降量為同一測點在相鄰兩次測量標高之差，測點累計沉降量為第一次沉降量累加至當次沉降量。在每個樁體測斜孔邊，布設(shè)樁頂沉降監(jiān)測點，將圓頂?shù)你T釘鉆孔插入冠梁頂，用混凝土澆注縫隙。 

　�。�3）鋼支撐軸力監(jiān)測 

　　圍護體外側(cè)的側(cè)向土壓力由圍護體及支撐體系共同承擔，軟土地區(qū)深基坑施工期間支撐內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)，確保軟土地區(qū)深基坑開挖時每開挖區(qū)段有軸力監(jiān)測數(shù)據(jù)。鋼支撐軸力監(jiān)測采用表面應(yīng)變計監(jiān)測。安裝方法是在一根鋼管的同一斷面處的三個不同位置布設(shè)表面應(yīng)變計監(jiān)測支撐軸力，用便攜式數(shù)字頻率計測讀，測試精度優(yōu)于 1%。表面應(yīng)變計在支撐就位后施加預(yù)緊力前焊接，仔細做好監(jiān)測元件和導(dǎo)線保護的措施，然后讀取初讀數(shù)，在加預(yù)壓力時跟蹤監(jiān)測，加完預(yù)壓力后再測讀一次數(shù)據(jù)。 

　�。�4）混凝土支撐內(nèi)力監(jiān)測 

　　混凝土支撐內(nèi)力的監(jiān)測采用鋼弦頻率式鋼筋，將埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計處的主筋截去 20cm，在鋼筋應(yīng)力計上擰了聯(lián)結(jié)桿，將兩根聯(lián)結(jié)桿分別與鋼筋截去的兩頭焊接，焊接后鋼筋應(yīng)力計與原鋼筋是串聯(lián)聯(lián)接的。 

　�。�5）地下水位監(jiān)測 

　　可利用井點管兼作觀測井，在開始抽水前，每隔 4-8 小時測一次，3 天后或者降水達到預(yù)定標高前每天觀測 1-2 次。在軟土地區(qū)深基坑開挖期間派專人每天測報抽水量及坑內(nèi)地下水位，每日觀測水位的變化。 

　　3. 結(jié)論 

　　本文通過現(xiàn)場實際監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和數(shù)值模擬，對圍護樁樁身的水平位移進行了對比分析，數(shù)值模擬非常接近現(xiàn)場實際監(jiān)測的數(shù)據(jù)，從側(cè)面得知，軟土地區(qū)深基坑在開挖進行中，由于圍護止水帷幕不能完全的隔水，隨著軟土地區(qū)深基坑開挖的進行，造成軟土地區(qū)深基坑內(nèi)外水頭差的增大，軟土地區(qū)深基坑會發(fā)生滲流，隨著侵潤線的下降，滲流作用能夠使軟土地區(qū)深基坑內(nèi)部的土體產(chǎn)生壓縮，能有效的防止軟土地區(qū)深基坑隆起。對圍護結(jié)構(gòu)變形的模擬計算結(jié)果與實測結(jié)果進行了對比和分析，結(jié)果表明：采用三維有限差分法進行軟土地區(qū)深基坑變形的數(shù)值模擬分析是有效和可信的。 

　　參考文獻 

　　[1] 王國光，嚴平，龔曉楠.采取止水措施的軟土地區(qū)深基坑滲流場研究[J].工業(yè)建筑，2001.31（4）：43-45. 

　　[2] 陳曉平，白世偉.軟粘土地叢粘彈塑性比奧固結(jié)的數(shù)值分析[J].巖土工程學報，2001，23（4）：481-484.