軟土地區圍護墻體變形成因與深基坑變形控制

王建望，王文軍

（1.延安大學，陜西 延安 716000；2.中鐵廣州工程局集團有限公司，廣東 廣州 511458）

隨著國家城鎮化建設步伐的不斷加快，各項基礎設施都在不斷完善與改進。在進行基礎設施建設的過程中，容易遇到各種地質問題。因此，鑒于深基坑工程對于不同的地層條件與施工環境要求較高，文章根據軟土地區深基坑圍護墻變形的監測數據對圍護墻變形的曲線進行分析，得出地表沉降的曲線以及影響的范圍，并結合實際的工程，對軟土地區工程深基坑擋墻的水平位移進行數據監測，研究連續墻最大水平位移與地表沉降之間的關系，從而得到軟土地區的基坑變形特點。

1 工程概況

某地鐵車站采取明挖法進行深基坑開挖施工，基坑長約230m，寬23.5 ～25.6m，深度約為18.5m，安全等級為一級。基坑支護結構采用地下連續墻支撐圍護結構，使用4 道豎向支撐的方式進行墻體支撐圍護。對地下連續墻施工完成后，需要對車站中的土層進行地基加固。標準段采用雙軸攪拌樁進行加固，端頭采用三軸攪拌樁進行加固。在施工之前對周圍的環境進行調查，基坑的周邊沒有重要的建筑設施，但是車流量較多，道路下方埋有砼污水管，在基坑開挖范圍內。地層基底部分為淤泥土，地下水位埋深2.5 ～4.1m，施工現場中巖土有素填土、雜填土、粉質黏土等。

2 深基坑施工監測

對基坑進行開挖的過程中，采用分層、分段的方式進行開挖。同時，為了更好地區分施工情況，采用從上向下的方式進行基坑土層開挖，表層土開挖工況為第一施工階段。根據施工現場的基本情況與施工進度，可以將基坑土方開挖分成不同的階段，如表1 所示。

表1 基坑開挖施工階段

3 監測結果

研究工程測點，需要選擇基坑中間或者兩頭的圍護結構，在基坑的不同方向或者變形最大的地方，選擇水平相同的監測點進行監測。不同的水平監測點其曲線不同。不同階段的端頭監測點如圖 1 所示。

圖1 深層水平位移時程曲線

分析圖1 可以看出，深層位移變化的曲線屬于內凸式變形，圍護墻頂部的位移幅度較小，有延伸至坑外變形的跡象，而且最大水平位移發生在基坑開挖面5m 的地方。隨著土方開挖的移動，其基本情況與施工的工況相似，但是最大水平位移的數值比常規變形移動的數值略低。常規的圍護墻變形曲線中，最大位移的位置一般在基坑開挖面以上的區域中，表示在該工程中，圍護墻的最大水平位移的位置與常規變形曲線變化有所不同。分析整個施工過程，圍護結構的變形較大，除了在端頭的位置設置測點以外，其他的測點平均最大的位移保持在60mm 的范圍內，并且基坑的中部位置位移最大，最大變形能夠達到100mm 以上。分析曲線變形圖，在基坑的第2 層土方開挖中，圍護的結構就已經發生了變形；當土方開挖到深度為5m 時，變形的數據也會隨之發生變化，并且會超過預設的范圍；當第3 層、第4 層土方開挖時，圍護結構的變形就會越來越大，直到封底之后，變形的趨勢才會逐漸穩定，不會再發生較大的變化。

4 圍護墻體變形的原因

4.1 真空降水

在進行土方開挖的過程中，如果混凝土支撐底部與墊層之間存在縫隙，就需要立即采取相關的措施進行補救。通過對施工現場進行調查可得，出現縫隙的原因是在進行基坑開挖的過程中出現了真空降水的情況。真空降水會造成淤泥土發生收縮，而軟土的固結會提高淤泥土強度，也會導致基坑土體發生沉降，從而造成基坑內土體與連續墻之間存在縫隙。因此，真空降水對圍護墻體變形影響較大。

4.2 被動區與墻體沒有貼合

被動區加固對變形曲線的位置有較大的影響，如果考慮被動區加固，圍護樁最大水平位移將會出現明顯降低，變形曲線的最大值發生在基坑開挖的基礎上，并且基坑開挖需要具備一定的高度。如果不考慮被動區加固的作用，則變形曲線的最大水平位移將會出現明顯增加，從而造成最大水平位移的位置發生沉降。

4.3 土方超挖

在基坑開挖的過程中，一旦土方發生超挖的情況，支護措施架設不及時，將會造成圍護墻發生位移。在實際的土方開挖過程中，要根據施工現場的情況以及土方開挖的施工流程進行施工，如果出現超挖的情況且沒有及時架設，將會引起圍護樁的變形。因此，圍護樁發生變形與土方超挖后不及時架設有著十分緊密的聯系。

4.4 地層不對稱

支護結構土層之間存在一定的差異，如果一側軟土層較厚，且是交通要道，將會非常容易受到車載的影響，從而增加圍護結構的變形程度。

5 深基坑變形控制措施

按照“源頭控制”的理念，對深基坑進行變形控制需要貫穿于施工的整個過程中。基坑變形控制不能僅僅局限在最初的工程開挖階段，還需要考慮其他的因素。

5.1 圍護結構施工調整

在灌注樁鉆孔施工時，為了減小鉆孔樁灌注施工過程中所帶來的影響，高架基礎承臺需要采用跳孔進行施工，并有間隔的分階段進行，以保證工程質量。在高架下旋噴施工時，可以采用三重管旋噴，根據監測的數據以及施工過程中所得到的參數適當地降低高壓泥漿所帶來的壓力，以保證提升速度不會過快，降低高壓旋噴樁所帶來的干擾，從而達到最終的施工目的。

靠近承臺基礎的區域內，旋噴樁樁位盡量要靠近灌注樁，以減少對高架基礎的影響。擬定樁位設置在灌注外切線外側100 ～200mm，根據實際的施工條件做相關的細節調整。靠近承臺區域內，施工順序采用跳打，保證一序和二序的施工間隔＞24h。

5.2 支撐體系調整

在工程基坑標準段設置鋼管支撐，在設置的過程中需要考慮到支撐體系對基坑變形所帶來的影響，如圖2所示。鋼管支撐布置的原則要以連續墻為主，將其設置成H 形，基坑圍護結構采用混凝土進行填充，以增加支護結構的穩定性。在進行鋼管支撐的安裝過程中，要遵循一定的開挖原則，時間控制在要求范圍內，每一段的開挖長度要保證在6m 的范圍之內。

圖2 鋼管支撐

5.3 坑內加固與局部逆作

高架樁基是混凝土定制的方樁，且樁的接頭位置與基坑的開挖面深度位置剛好，采用必要的措施對接頭水平位移的位置進行限制。坑內被動區加固能夠有效地控制基坑變形，除了基坑圍護結構的方案，還可以采用坑內地基加固的方法對深基坑變形進行控制。基坑內部在高架投影的范圍之內可以采用高壓旋噴樁的方法進行加固，要求抗壓強度qu≥1.5MPa，加固的深度保持在1m以上，加強圍護結構的支撐效果。

5.4 混凝土實體填充

在圈梁連成整體的基礎上，將土體換位混凝土，混凝土與承臺的接觸面使用油氈進行有效隔離，使高架承臺與基坑圈梁形成一個整體，用來支撐基坑兩側，防止基坑的內部出現更大的位移，對高架橋臺與圍護墻體的差異不進行控制。

6 結束語

綜上所述，諸多因素會造成圍護墻發生變形，從而造成基坑周圍的地表發生較大的地表沉降變形。因此在基坑開挖的過程中，不僅需要注意圍護墻的變形，還要對深基坑的變形進行有效地控制而基坑開挖的環境與坑外土體的變形規律有一定的聯系，可以根據基坑與樁基的位置關系確定開挖的類型，并將樁基作為重點的保護政策，從而保證工程建設的質量。