软土深基坑施工变形控制研究

[关键字]软工深基坑变形控制基坑施工 

　　引言 

　　随着社会人口的增多，和目前有限的土地资源，人们开始把视线聚焦于地下土地的开发利用，地下室，地下停车场以及地铁的逐渐普及，都与软土深基坑工程有着密切的关系。由于浙江沿海地区地质条件较差，主要以软土（淤泥）为主，基坑开挖主要在淤泥层中，深基坑支护一般采用钻孔灌注桩排桩+水平钢筋砼内支撑的支护形式，如果基坑支护体系不够稳定，在基坑土方开挖的过程中，就会产生一定的变形，如果变形过大，会造成支撑体系的破坏，从而带来严重的后果。软土深基坑具有变形速度快等的特点，使得它的安全性问题成为一个重要的研究课题。 

　　一、温州大西洋购物中心二期地下室工程慨况 

　　温州大西洋购物中心规划地块拟建3栋10～14层框架剪力墙结构建筑物，地下室建筑面积约14923m2。建筑物室内地坪设计相对标高相当于黄海高程系绝对标高5.550m，现场地自然地面平均标高为4.85m，地下室底板面标高-5.20m，板厚400mm，底板、承台、地梁底为150厚C15素砼找平，其下厚150片石灌砂夯实垫层，主体结构基础采用机械钻孔灌注桩，基坑支护总延长米约714m，由于它地处街道交叉处，建场地位于温州市瓯海区娄桥镇娄东大街以西，横屿路与瓯海大道交叉口西南角；东侧为南北向河流，南侧为规划道路，因此它地处繁华地带，因此对它的设计环境要求较高，要在不破坏周边环境的前提下来施工。 

　　二、软土深基坑变形特点 

　　根据温州大西洋购物中心地下室土质的检测发现，土质中含有大量的黏土淤泥，它们的含水量都比较大，导致土质松软，这对于支护结构的稳定性产生了一定的影响。在最开始施工的时候，随着基坑挖掘深度的加深，支护结构的水平位移变化也会增多，水平位移会出现中间凹下去两端凸起来的特征，长边的变形程度会比短边明显，施工时可采用跳打方式，保证施工质量，使它不出现缩径、夹泥、露筋、断桩等施工质量问题。由于基坑平面不规则，没有固定的形状，它会呈现出两边大小不一的效果，墙后的沉降点也应该低于围护墙排桩长度的一倍左右，当土地开挖变深时，各个部位变形特征相差不多，立柱桩用54根φ700钻孔灌注桩和22根原工程桩来支撑，有效抑制了内支撑体系垂直变形。 

　　三、深基坑变形机理和变形控制因素分析 

　　基坑开挖的变形原理就是让坑下面的土地向上发生移动，让周边的墙体在两边部分或者全部压力的作用下发生一定程度的侧向位移和变形，支护墙的位移导致墙体开挖压力区的土地部分发生位移，墙外侧由于地表的损失导致地表向下降落，使得墙外土地向坑内移动的幅度增大，总而言之，随着开挖深度的加大，地下层土质就变软，深基坑周围的土地塑性流动范围变大，这是土地就开始向坑内移动，致使围护墙后面的地表发生一定的降落。 

　　由于软土深基坑它影响的范围比较大，而且变形量也较大，在施工过程中要做好周边环境的保护，在环境不受到破坏的基础上来控制变形。其中对于基坑支护结构设计来说，它入土的深度对变形的影响程度最大，支护结构入土深度比较浅的时候，墙体的变形随着深度的加深反而变小，几乎可以忽略不计。支护结构的牢固程度支护桩的材料直径有着密切的关系，加大直径、选用结实的材料可以减少支护桩发生位移变化。随着开挖深度的加深，以及基坑与空气接触的时间的变化，坑内外以及墙体支护桩的受力状态也会不断的发生变化，时空效应是施工变形控制应该考虑的第二个因素。土地表层的土质由于土质较差，导致它的变形量也比较大，尤其是在最开始开挖的阶段，耗费的时间会比较长，基坑变形的水平位移会比较明显，而到了施工后期，这种变化就会趋于平缓趋势。 

　　四、控制基坑变形所应该采取的技术方面的措施 

　　第一，控制土方开挖的过程。由于最开始的时候基坑变形与施工时间有关系，基坑开挖应根据后浇带位置分区分层开挖土方，基坑土方采用机械开挖时应保留30cm左右土方，由人工跟进修整；按照施工挖土时必须坚持“大基坑，小开挖，开槽设撑、先撑后挖、分层分段开挖、严禁超挖”的原则；粘土层每段开挖不得超过12m，挖到淤泥层时，分段长度不得超过6m，分层深度不应超过1m，并采用跳槽开挖，挖至坑底标高后，应抓紧浇注垫层及基础底板，尽量减少基坑底土体暴露时间。开挖的时候遵循一定的施工顺序，采用“五边”法，即边挖土、边凿去工程桩上松散多余部分、边铺片石灌砂基层、边浇素砼垫层、边砌地梁承台低于底板底的砖胎模。 

　　第二，加大支护柱结构嵌入的深度和它的刚度。墙体的变形与支护柱的关系最大，支护结构采用单排钻孔灌注桩φ600@800并选用C25水下混凝土，桩位水平偏差要求<50mm，塌落度16-22cm，主筋保护层厚度35mm，当支护柱嵌入地表的深度加大时，同等地质条件和开挖深度一样的时候，它的变形程度就会相应减小。 

　　第三，加强内支撑立柱桩系统的控制。综合支护结构受力合理、施工可行、周边环境以及有关建筑管理规定等综合分析，本基坑采用排桩加钢筋混凝土水平内支撑的支护方案，并在被动区采用水泥搅拌桩加固土体，坑中坑采用水泥搅拌桩进行二次围护，基坑北侧坡道部分采用槽钢进行二次维护。竖向立柱桩在基坑底的上部为钢格构柱竖向立柱桩施工时，先将钢格构柱与下部钻孔桩钢筋笼焊接牢固，再整体吊入孔内，下笼时应对格构柱进行校正并注意方向性，最主要的是它是否能够有效的控制基坑的变形。 

　　第四，做好基坑排水的措施。沿基坑外围一周设宽300mm，深400mm排水沟，做好有组织的排水。为防止基坑底部积水，基坑开挖施工期间可在坑底设置临时性的排水土沟，基坑开挖到设计标高后，施工单位可根据实际情况在坑底设置排水沟、集水井排水，坑底排水沟应离开基坑底边线4m以上。基坑西侧坑外设置一排水泥搅拌桩止水帷幕。基坑施工时其余段若出现坑壁渗流、流土等现象时，可采取坑壁挂网喷砼，或采取坑外注浆或高压旋喷、管井降水等有效措施，如堵漏有困难时，应立即回填土方；若坑底出现渗流、流土等现象时，应暂停施工并做好必要的应急措施。 

　　第五，做好基坑应急措施。成立专门的应急领导小组，责任落实到个人。当支护结构或地面出现裂缝时，及时用水泥砂浆封堵。突降大雨时，应立即起动备用水泵抽水，并安排专人不间断观察基坑的稳定情况。若开挖过程中坑壁出现明显渗漏、流土现象时，应及时采取内堵、坑外注浆或高压旋喷等有效措施。 

　　结语 

　　软土深基坑变形不是由一个方面引起的，而是很多因素共同作用的结果，这就给变形控制研究增加了挑战性。为了避免基坑变形造成一些不可估量的经济损失人身安全还有对环境的破坏，变形控制研究应该更深层次更全方位的次去探讨，施工过程中也要参考施工标准和安全准则，保证施工质量，深基坑变形控制问题应该给与足够的重视。 

　　参考文献： 

　　[1]候学缘，刘建航；基坑工程手册；中国建筑工业出版社，1997年 

　　[2]温玉君；刘朝明；；上海软土超深基坑围护结构水平位移的统计分析[A]；2010城市轨道交通关键技术论坛论文集[C]；2010年 

　　[3]郑大同，孙更生；软土地基与地下工程；中国建筑工业出版社；1991年 

　　[4]软土市政地下工程施工技术手册；上海市市政工程管理局编；1990年 

　　[5]侯永茂；软土地层中格形地下连续墙围护结构性状研究[D]；上海交通大学；2010年