軟土深基坑施工變形控制研究

[摘要]

本文通過對溫州大西洋購物中心二期地下室基坑支護設計的探索和理論研究，根據它的場地地質條件、各土層物理力學性質指標，支護樁及支撐部分設計技術要求、周邊環境等因素，來提出一些好的適用的基坑施工變形控制的有力措施和建議。根據影響基坑施工變形因素的具體分析，研究出一些方法，控制變形的措施有：水平注漿法，地上土地加固法，拱形槽壁法，降水糾偏法等，還應該有對支護結構頂部水平位移與沉降及周邊地表沉降的監測、對水平支撐進行軸力監測等等，需據現場實際情況，對周邊需要保護的管線及建筑物進行監測。

[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婁橋鎮婁東大街以西，橫嶼路與甌海大道交叉口西南角；東側為南北向河流，南側為規劃道路，因此它地處繁華地帶，因此對它的設計環境要求較高，要在不破壞周邊環境的前提下來施工。

二、軟土深基坑變形特點

根據溫州大西洋購物中心地下室土質的檢測發現，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，使它不出現縮徑、夾泥、露筋、斷樁等施工質量問題。由于基坑平面不規則，沒有固定的形狀，它會呈現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的土地部分發生位移，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境的保護，在環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也會不斷的發生變化，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，基坑開挖應根據后澆帶位置分區分層開挖土方，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的控制。綜合支護結構受力合理、施工可行、周邊環境以及有關建筑管理規定等綜合分析，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坑壁滲流、流土等現象時，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；若坑底出現滲流、流土等現象時，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定情況。若開挖過程中坑壁出現明顯滲漏、流土現象時，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。

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作者簡介：

張九會（1985.09）性別：男籍貫：甘肅省隴南市成縣，工作單位：溫州工程勘察院有限公司，學歷：大學本科，職稱：助理工程師