深厚軟土深基坑支護結構變形的實測與分析

吳燕泉 林世斌 王東東

（福建省建筑科學研究院， 福建 福州 350025）

0 引言

隨著社會的發展，對沿海地區地下空間的開發利用越來越多。濱海地區主要以深厚軟土為主，總體屬欠固結土，強度低、靈敏度大，基坑施工過程中易產生排水固結，導致周邊環境的破壞。為確保基坑的安全，應對基坑的進行監測，分析監測數據，基坑出現問題時及時做出相應的應急措施。

1 監測內容

本文以龍海某深厚軟土深基坑支護工程為案例，設一層地下室，基坑開挖深度約6.8m，場地軟土厚度約為基坑開挖深度的3倍，軟土層平均厚度為17.89m，采用排樁+錨索結合被動區加固的支護形式。將監測元件以及輔助材料正確的布設，進行坑頂水平位移和豎向位移、深層水平位移、錨索拉力、地下水位、周邊地表豎向位移等監測，獲取基坑開挖過程的監測數據，對監測數據進行分析。

2 監測布設方法

2.1 深層水平位移

深層水平位移鉆機打孔埋設測斜管于土層中，進入軟土層下穩定土層不少于2m，埋置足夠深時，管底可認為是不動的。軟土深厚，鉆桿拔出來后孔內容易縮頸，測斜管無法順利插至孔底。應采用全套管護壁，在測斜管插至孔底后再拔除套管。埋設測斜管，應注意導輪方向，上下左右導輪應與基坑開挖邊線垂直或平行。測斜管與孔壁土體不貼合時，應灌砂填補間隙。采用測斜儀進行觀測，測斜管內自下而上進行觀測，測斜管兩端的相對水平位移差可表示為：，繪制出各層土體的水平位移曲線。

2.2 水平位移和豎向位移

2.3 錨索拉力

錨索拉力監測采用錨索應力計，應力計埋設前，應測試其工作性能。應力計在錨索張拉鎖定前安裝于錨索錨頭位置，應注意保護導線。采用頻率計進行監測。

2.4 地下水位

水位觀測孔采用鉆孔埋設，鉆孔深度進入坑底約6m。觀測管采用PVC管，管身鉆進水孔，外包兩層無紡布，管身與孔壁的間隙回填小碎石，埋設好后，應立即進行洗孔。采用水位觀測計進行觀測。

3 數據分析

錨索布設角度較大，錨索錨固體設置于軟土層較深處，工程特性相對淺層軟土較好，本工程錨固體錨索拉力較小，剛開始時等于施加的預應力，雖然土體的蠕變，隨著基坑開挖過程錨索拉力會變小，但變化幅度不大。地下水位由于處于軟土層中，弱透水層，水位基本不變。場地地層分布較均勻，各測斜管監測數據變化規律基本一致，以C9號深層水平位移時程曲線進行分析，C9深層水平位移時程曲線圖2所示。

在錨索鎖定時，錨索施加預應力，冠梁受到往坑外的水平力，支護結構往基坑外變形。在錨索鎖定后開挖1m，土壓力的增加，支護結構往基坑內變形。在錨索鎖定后基坑開挖1m時，該區域出土方有一段時間處于停止狀態，錨索輕微蠕變，支護結構往基坑內變形。在基坑開挖至坑深一半，支護結構往基坑內產生較大變形，此時坑頂變形最大，各土層變形沿深度趨于直線。在基坑開挖至坑底時，支護結構往基坑內產生較大的變形，坑頂有錨索約束，變形到一定程度后不再發生較大的變化，冠梁以下、坑底以上因挖空無約束，變形持續增大。冠梁處和坑底以下位移量均較小，基坑中間至坑底位移量較大，各土層深度變形趨于大肚子曲線。土體水平累計位移最大值為41.70mm，發生在測斜孔－6.0m處。

深層水平位移冠梁處和坑頂水平位移所測得的監測數據基本一致，也互相驗證了監測過程的可靠性。

基坑坑頂周邊地表的豎向位移觀測時程曲線圖2所示。

在錨索鎖定時，由于錨索施加預應力，冠梁向坑外變形，坑外土體微微向上拱起。在錨索鎖定后開挖土方，土壓力的增加，支護結構往基坑內變形，土體下沉增大。在基坑開挖至坑底時，冠梁處有錨索約束，變形到一定程度后不再發生較大的變化，下沉量減小，冠梁以下、坑底以上土體開挖無約束，持續增大，約一倍基坑深度處下沉最大。垂直于基坑邊線的坡頂豎向位移近似拋物線形狀。

4 結論

軟土層深厚的基坑，錨索施加預應力時，支護結構往基坑外變形，隨著基坑的開挖，支護結構往坑內變形，當基坑開挖深度較大時，坑頂由于錨索的約束，坑頂變形量受到約束，基坑開挖深度范圍的支護結構變形持續發展，深層水平位移時程曲線呈大肚子曲線形狀，基坑坑頂豎向位移呈拋物線形，一倍基坑深度處下沉量最大。錨索拉力較小，變化幅度不大。地下水位處于軟土層中，屬弱透水層，水位基本不變。