濱海軟土區深基坑施工引起的變形及控制研究

王晶

（福建四海建設有限公司）

濱海軟土區深基坑施工引起的變形及控制研究

王晶

（福建四海建設有限公司）

本文主要對濱海軟土地區基坑施工引起的變形及控制問題進行了研究。通過對廈門濱海軟土區基坑實際施工案例，針對軟土基坑施工難點分析基坑施工過程中，變形機理的產生、危害及控制分析，從而明確軟土地區基坑施工的控制措施。

濱海軟土區；深基坑；變形；控制

1　引言

由于工程的實際需要，許多建筑物必須建在地質條件復雜的軟土地區，此類地區的深基坑施工是土木工程界及巖土工程界的一大難題。尤其在廈門濱海軟土區具有地下水位高、淤泥層淤泥粘聚力及內摩擦角小，基坑側壁受水平荷載大易失穩等難題，給深基坑工程的施工帶來了很大的挑戰，因此，本文對廈門濱海軟土區深基坑施工的若干具體問題進行了分析。

2　軟土地區深基坑施工特點

2.1施工難度大

廈門濱海軟土區土層基本為飽和流塑或軟塑粘土，抗剪強度低，低透水性，高含水量，高靈敏度，高壓縮性，具有明顯的流變特性，而且面臨海水、滲透、侵蝕和海水高低潮擾動的影響。基坑土體在相對穩定的狀態下隨暴露時間的延長產生移動是不可避免的，特別是剪應力較高的部位，如在坑底下墻內被動區和墻低下的土體滑動面，都會因為圍護結構暴露時間過長而產生位移，以至引起基坑變形，這種軟弱流變的地質條件造成了廈門濱海軟土區深基坑施工的難度較大。

2.2基坑群項目增多

隨著建筑工程技術的不斷發展，深基坑的施工數量相比以往單個基坑的施工數量，逐漸呈現出增長趨勢，即出現了較多的群基坑施工項目。尤其在大中型城市的大型施工項目中，群基坑的數量日益增多。以天津火車站交通樞紐工程為例，由于該工程涉及范圍廣、服務項目多，因此，需要開挖多個深基坑來滿足施工要求。該樞紐工程的地下總面積高達19萬m2，而且在眾多深基坑工程中，還包括一些超深基坑。

2.3施工涉及因素較多

軟土地區的深基坑施工涉及的因素往往較多。隨著城市施工建設項目的不斷增加，城市的地下工程開發相比以往，需要考慮的因素更多。由于廈門區域普遍存在著人口密集、施工地域狹小等問題，因此，在進行深基坑施工時，不僅要考慮自身的施工狀況，而且要考慮眾多其他因素，如基坑施工區域的限制、周邊工程的施工影響等等。

3　軟土地區深基坑施工變形與控制問題

3.1支護結構

對于濱海軟土地區深基坑工程來說，基坑支護結構是變形的易發區域。通常而言，基坑支護結構變形主要集中在：水泥攪拌樁止水帷幕施工、地下連續墻成槽、大直徑、密排灌注樁成孔以及錨桿施工的施工過程中。雖然以上施工過程產生變形的機理不同，但是導致基坑變形產生的危害卻是一致的，即通常都會導致鄰近建筑物的沉降。如果深基坑建筑工程位于管線或隧道附近的話，那么其變形就可能引發鄰近隧道、管線的變形。

針對深基坑支護結構的變形問題，當前使用較多的控制方法主要有：在進行水泥攪拌樁止水帷幕施工時，要在攪拌樁與建筑物之間設置隔離樁排，除此之外，在實際的施工過程中，要注意減少注水量，這樣才能達到控制變形的作用；在進行地下連續墻成槽施工時，同樣需要設置隔離樁排。同時，要盡量縮短槽段的長度，這樣能夠有效控制地下連續墻成槽施工中產生的變形；在進行深基坑的錨桿施工時，通常會采用一些其他的內支撐形式，或者通過在實際施工過程中增加防水、砂流失工序，從而對其變形進行有效控制；在進行大直徑、密排灌注樁的成孔施工時，要實行跳打的打樁模式，同時對土泥漿護壁進行膨潤，這樣能夠有效控制大直徑、密排灌注樁成孔造成的軟土深基坑變形。

3.2降水

從事軟土地區深基坑施工的技術人員都知道，除了在深基坑支護結構施工過程中會導致深基坑變形外，深基坑的基坑降水工程同樣會導致軟土地區的深基坑變形。通常來說，在深基坑降水階段，引發其變形的因素主要有：開挖前的坑內降水、疏干降水以及抽降承壓水工程。雖然以上施工過程產生變形的機理不同，但是除開挖前的坑內降水工程外，其他降水工程導致基坑變形產生的危害卻是一致的，即都會導致鄰近建筑物沉降、隧道、管線變形等等。

針對基坑降水引發的軟土地區深基坑變形問題，當前使用較多的控制方法主要有：在進行開挖前坑內降水工作時，可以通過事先設置水平支撐，或者分段、分層降水，從而達到減小基坑變形可能性的目的；在進行疏干降水工作時，需要事先設置止水帷幕，然后讓止水帷幕進入到隔水層之中。或者采用坑外回灌的方式進行疏干降水，這樣可以有效減小疏干降水導致軟土地區基坑變形的可能性；在進行深基坑抽降承壓水工作時，可以通過減少抽水量、截斷承壓含水層或者承壓含水層回灌的方式，來減小軟土地區深基坑降水導致變形的可能性。

3.3開挖階段

眾所周知，對于深基坑尤其是軟土地區的深基坑來說，開挖階段造成深基坑變形的可能性要大于以上工程造成深基坑變形的可能性。通常來說，在深基坑的開挖階段，可能會造成其變形的因素主要有：樁、墻的水平移位或坑底的隆起。對于樁墻水平移位來說，其可能導致的深基坑變形機理為：坑內外壓力差較大、坑外荷載過大以及水平支撐膨脹、收縮等等；而對于坑底隆起來說，其導致的基坑變形機理則是：樁、墻插入深度小、減載土體回彈、地下水向坑內滲流以及承壓水揚壓力。同樣，深基坑開挖階段引發的基坑變形，可能造成鄰近建筑物的沉降、管線、隧道的變形以及樁、墻的差異性變形，如果變形嚴重的話，甚至可能造成工程樁斷裂。

針對開挖階段引發的深基坑變形，常見的控制方法主要有：樁、墻剛度的合理選擇、支撐的及時設置以及開挖方案的合理制定。除此之外，還可以通過樁、墻插入深度的增加、加固被動區土體以及減小隆起樁的設置來減小基坑變形的可能性。在這些控制措施中，開挖方案的合理制定最為重要。一份科學合理的開挖方案不僅要包括分塊施工的具體方案，而且還要保證基坑暴露時間減少、地下水滲流梯度的減小等等。當然，以上措施要建立在深基坑開挖前期的綜合考察上。

除了以上可能導致軟土地區深基坑變形的施工階段以外，深基坑的使用、支撐的拆除以及地下水位的恢復工程，同樣有可能造成軟土地區深基坑的變形。因此，在實際的軟土地區深基坑施工作業中，首先要對軟土地區進行充分的考察，然后在此基礎上，制定一份科學合理的施工方案。在深基坑開挖的具體操作過程中，要十分注意深基坑樁、墻的附加水平位移。與此同時，還要密切關注深基坑水平支撐柱的位移情況。如果發現由于深基坑中間樁、墻變形而導致附加內力與工程樁拉應力的出現，則要引起足夠的重視，堅決將軟土地區深基坑變形造成的危害降到最低。

3.4工程應用實例：

（1）某工程占地面積21809m2，基坑平面形狀呈葫蘆形，長度233.75m，最大寬度106.25m，周長600m，±0.000黃海高程4.80.75m，地下四層，基坑開挖深度20.6m，是廈門地區目前最深的深基坑，西北側距現海岸線一般為15m，最近的北部地段距現海岸線只8m，為正在使用的石砌碼頭護岸，護岸外即為海域，臨海面長度達180m，該工程地質條件及周邊環境十分復雜，施工難度極大。

（2）場地原始地貌處于原港灣潮間帶，后經人工回填改造成陸地，根據鉆探揭露。場地土層厚度及巖面起伏變化較大，從上至下各巖土體分布及特征如下：場地上覆人工填土①、淤泥質粘土②、粉質粘土③、殘積礫質粘性土④、全風化花崗巖⑤-1、散體狀強風化花崗巖⑤-2、碎塊狀強風化花崗巖⑤-3、中風化花崗巖⑤-4。

（3）水文條件：場地內上部人工填土層屬強透水土層，通過地下水位觀測孔觀測，地下水位隨海水潮汐而變化，并且在海水漲潮時還受海水倒灌補給。

（4）根據工程實際情況支護結構采用沖鉆孔灌注樁加兩道鋼筋混凝土內支撐及二～四道錨索的支護體系，支護樁及止水帷幕沿地下室外輪廓線布置，樁間止水帷幕采用高壓旋噴樁，支撐立柱采用沖鉆孔灌注樁及逆作板墻灌注樁，支撐立柱采用灌芯混凝土鋼管立柱。即針對場地淤泥質深厚采用支護樁、錨桿構成支護。其支護實現基坑外側的淤泥層樁錨構成支護體系，從而實現抵御基坑外部的側向荷載。同時，對支護樁的構造與嵌固深度的安全度進行驗算分析并開展設計優化，以三維有限元穩定分析和安全校核，確定支護結構無需具有較大的抗彎能力及錨拉力，使得支護樁配筋與錨索設計更為經濟且切實可行有效。

（5）本工程采用沖孔灌注樁結合高壓旋噴樁支護結構，有效減少淤泥層的側壓力，即減少支護樁及所需彎矩及錨索拉力的要求，錨索以較小的拉力產生較大的抗傾覆彎矩，經核算，該工程錨索錨拉力、基坑側壁水平位移、彎矩值及地表沉降量均滿足設計及規范要求，表明本工程對濱海軟土區施工采取的支護形式是合理有效的。

4　結束語

綜上所述，在軟土地區進行深基坑的開挖施工，一定要特別關注其基坑變形情況。如果發現基坑出現變形，要立即采取措施對其進行控制。當前，隨著廈門濱海城市建設規模的不斷擴大，一些建筑工程對于深基坑的施工要求越來越高。除此之外，隨著城市建設的不斷發展、人口的不斷增加，軟土地區深基坑的施工條件也變得越來越復雜。因此，在實際的深基坑施工過程中，除了要提高自身技術水平，還要注重對周邊施工環境的考察。只有這樣，才能更好地確保軟土地區深基坑的施工質量。

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TU753

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2015-1-8