深厚復雜軟土地層深基坑真空降水處理效果分析

(華南理工大學 廣東 廣州 510641)

一、工程概況及地質條件

該基坑圍護結構采用1000mm厚地下連續墻+五道內支撐，基坑開挖深度24.3米，盾構井段開挖深度28.7m。

由于基坑側壁及坑底處于淤泥中，為加快土體固結，方便基坑開挖，改善支護結構，在基坑開挖前采用了真空管井降水。

二、考慮真空降水效果的基坑三維有限元分析

(一)模型概況。根據實際工程建模，材料參數如表1所示。

表1-a 三維基坑土層材料屬性

表1-b 三維基坑土層材料屬性

常規降水管井是在井周圍施加滲流面；真空管井復合降水是在井周的節點施加-5m的水頭。

(二)地連墻水平位移。深厚淤泥層中地連墻施工較為困難，其施工后受力性能是關注重點。采用真空降水可加快施工進度，提高坑內土體強度，使地連墻受力較小，減少墻體變形，大大降低地連墻漏水風險。結果如下表所示。

表2 地連墻最大水平位移對比

墻板中央位置水平位移較大，所以只列出了中央位置水平位移值。

對比表明，與實際值相比，真空降水施工方法下，墻體產生的水平位移值大部分較小，因為實際降水施工存在著施工誤差和擾動土體的狀況；且不能完全模擬實際地層。

與常規管井降水相比，真空降水墻體的水平位移相對較小，比普通管井平均小10.39%，分析原因為：真空壓力加快土體固結，土體強度提高更快，產生的墻體水平位移較小。

(三)支撐軸力。支撐主要承受地連墻傳來的荷載，支撐軸力是施工中重要的監測數據，是施工控制的重要參數。支撐軸力結果如下圖表所示，由于支撐較多且施工方只對理論上軸力較大的支撐進行監測，下表列出了第一道支撐中的26個作為討論對象。

表3 支撐軸力

施工方對支撐中的26個進行了監測，對比模型計算結果表明：(1)真空降水施工方法下，支撐軸力與實測值基本一致，只在ZL1-1和ZL1-12處有較大的差異，原因為：ZL1-1和ZL1-12為地連墻角處的斜撐，在斜撐位置施工方還做了板撐，由于模型建立初期對模型不當的簡化，未在模型中建立板撐，導致該處模型軸力計算結果比實際值大很多。(2)真空降水條件下，支撐軸力比常規管井降水較小，比普通管井支撐軸力平均小16.11%，分析原因為：真空壓力加快土體固結，土體強度提高更快，產生的墻體水平位移較小。

三、結論

以上計算分析表明：(1)真空管井比普通管井降水使土體產生的固結沉降較大，沉降量提高30.09%；(2)真空管井與普通管井降水相比，真空管井降水使基坑地連墻最大測斜平均減小了10.39%；(3)真空管井與普通管井降水相比，真空管井降水使基坑支撐的軸力平均減小了16.11%。