軟土地區深基坑支護結構內力及變形監測研究

林東杰

摘要：在軟土地區深基坑施工階段，支護結構的內力以及變形監測成為保證施工安全的關鍵，本文在了解深基坑支護體系破壞原因的基礎上，結合某具體案例，介紹了支護結構內力與變形監測的基本內容。

關鍵詞：軟土地區;深基坑支護;變形

1 深基坑支護結構破壞原因

軟土地區深基坑施工難度較大，具有涉及領域廣、工程事故多、造成損失嚴重等特征。深基坑支護結構破壞不僅會帶來工程項目總成本增加，還會威脅施工人員安全。根據現有經驗可知，深基坑支護結構破壞的原因主要包括以下幾方面：

1.1 基坑與周圍的土體本身存在復雜的水文地質條件以及物理學性質，在勘探期間會導致相關數據存在嚴重的離散性，無法真實、全面的反應土層狀況，影響了支護結構穩定性。

1.2 基坑周圍具有復雜的施工環境，包括道路、地下管線以及鄰近構筑物等，這些會對基坑周圍圍護結構產生影響。

1.3 支護結構的選型不合理。根據現有工程項目的施工經驗可知，基坑支護結構的選擇受實際開挖深度以及土體物理學性質的影響，除此之外還需要考慮地下水位、周圍環境等因素的影響。但是在施工中部分單位對基坑支護結構施工的知識了解甚少，隨意選擇支護結構，導致最終施工質量不滿意。

1.4 主動土的壓力大于設計值

在深基坑支護結構中，土壓力是影響結構設計的重要因素，而在實際上，受軟土層影響，土壓力從深基坑開挖施工一直到地下結構完成的過程中是不斷變化的，主要表現為：①因為氣候因素變化，雨季或者地下管道漏水造成地下水位上升，相應的降低了土壤的內摩擦角，摩擦力下降，造成基坑的側土壓力增加，致使制度結構變形、破壞。②由于施工場地是有限的，在施工期間所挖出的土方以及工程項目所需要使用的混凝土、鋼筋堆放在場地周圍，基坑周圍地面嚴重超載，引發變形。③施工作業期間的方法不規范，例如挖土機與支護樁的距離太近，造成支護樁承受了較大的側向力，最終造成變形。

2 深基坑支護結構內力及變形監測案例分析

2.1 案例簡介

在某建筑項目中，采用了地下連續墻的支護結構施工工藝，開挖深度16.13m，端口部位墻身32m，基層支撐第一道使用了混凝土支撐方法，其余使用鋼支撐模式，支撐部件之間的水平間距為3m;在開挖面以下的鉆孔灌注樁長度為40m，插入深度3m;標準段為靠管線側裙邊使用了5.0m+3.0m@3.0m抽條加固模式。土層的相關數據見表1。

2.2 數據計算與實測結果比較

本次項目中在利用有限元程序計算不同情況下連續墻水平位移的情況后可以發現，隨著工程項目施工的開展，連續墻的位移變化趨勢與典型的“大肚型變化”規律之間存在相似性，并且水平位移的最大位置出現在基坑開挖面附近;而根據地下連續墻水平位移的有限元計算值及和實測值對比結果可以發現，通過考慮時空效應原理的有限元算法，計算的結果與墻體變形相對接近。這是因為該方法通過時空效應原理，依靠等效被動抗力系數來反應土體的變化的復雜性，例如不良地質的加固特性以及其他各種施工工況所產生的不良影響。除此之外，隨著工程項目施工以及空間、時間因素影響，如土壤的壓力會隨著不同工序施工而發生變化。例如在本次研究工程項目中發現，因為測斜初值測量時間開始在第一層土體開挖與圈梁施工完成后，所以開挖第一層土體的水平位移未加以考慮，若加上開挖第一層土體的水平位移量，這種方法能夠讓兩者之間的結果更加契合，具有可行性。

同時在通過有限單元計算支護結構的彎矩變化情況下，根據研究結果可以發現，在本次項目中，隨著工程項目開展連續墻施工之后，其彎矩變化與墻的深度變化之間存在相互性，但是線路的光滑程度之間還存在著一定的數據差異，而造成這一情況的主要原因是高階導數本身的連續性，所以在擬合后的彎矩通常不會發生突變情況，并且有限元計算后所發現，在每個工況下，保證彎矩的最大值一直處于開挖面附近的1.0m-1.5m范圍內。

2.3 地下連續墻厚度變化對支護結構穩定性影響

本次項目中為了能夠進一步了解地下連續墻厚度對支護結構變形的影響，分別選擇600mm、700mm、800mm、1000mm四個指標來計算連續墻變形，在保證其他參數相同的情況下，則地下連續墻的位移參數及有限元分析如圖1、圖2、圖3所示。

根據案例項目的數據可以發現，當地下圍墻的厚度從0.6m增加至1.0m的過程中，圍墻的水平位移情況明顯減小，這一結果說明，增加地下連續墻的厚度是控制位移的有效手段;但是隨著墻體厚度進一步增加，通過增加圍墻厚度來控制位移的效果明顯下降（見圖2）。除此之外，隨著墻體厚度增加，地下連續墻的彎矩也會進一步增加。但是在工程項目中，還需要考慮工程造價的影響，所以在墻體強度、穩定性滿足預期的情況下，適當的增加墻厚度是控制位移的有效方法，本次項目中將墻的厚度控制在0.8m，實現了墻性能與造價的最優化。

3 結語：

在軟土地區的基坑開挖支護施工中，通過監測支護結構內力及變形能夠為整個工程項目的順利開展提供數據支持，全面提高施工質量，所以值得關注。

參考文獻：

[1]侯海清.深基坑支護結構內力監測技術及應用[J].廣東土木與建筑，2018，25（08）：84-86.

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