軟土地區(qū)深基坑開挖對圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其周邊環(huán)境影響

　　關(guān)鍵詞：軟土；深基坑；圍護(hù)

　　一、基坑變形現(xiàn)象及機(jī)理

　　基坑開挖變形主要包括三個部分：支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、基坑底部隆起、支護(hù)結(jié)構(gòu)后地表及臨近建（構(gòu)）筑物的變形，研究表明這三方面是相互關(guān)聯(lián)的�；�坑開挖過程也是基坑開挖面上卸荷的過程，卸荷使坑底土體產(chǎn)生向上為主的彈性位移，同時支護(hù)結(jié)構(gòu)在兩側(cè)土壓力差作用下產(chǎn)生向基坑內(nèi)的側(cè)向變形。

　　1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形

　　基坑開挖時，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)卸去部分土壓力，導(dǎo)致基坑外側(cè)受主動區(qū)土壓力，同時坑底支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)又受被動區(qū)土壓力，隨著開挖深度的不斷加大，坑內(nèi)外土面高差不斷加大，當(dāng)開挖到一定深度時，基坑內(nèi)外土面高差所形成的加載和地面各種超載的作用，就會使支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生向基坑內(nèi)的側(cè)向變形。

　　在實際工程中，墻體豎向位移的危害性較小，所以常被忽視。由于開挖時釋放了土體自重應(yīng)力，墻體一般在土體的帶動下有所浮起，這給基坑穩(wěn)定、地表沉降和墻體自身的穩(wěn)定帶來一定危害，在軟土基坑中尤其如此。當(dāng)采用灌注樁或地連墻支護(hù)時，如果支護(hù)結(jié)構(gòu)施工時清孔不凈，樁墻底有沉渣，則基坑開挖階段支護(hù)結(jié)構(gòu)也有可能下沉。

　　1.2周邊地表沉降

　　支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形使主動土壓力區(qū)的土體向坑內(nèi)移動，使主動土壓力區(qū)的土體水平應(yīng)力減小，剪力增大，出現(xiàn)塑性區(qū)，支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)發(fā)生地層損失而引起地表沉降，支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形是引起周圍地層移動的重要原因。

　　對于懸臂式樁墻，墻頂處有較大的水平位移，墻體旁邊出現(xiàn)較大的地表沉降，沉降曲線呈三角形；對于有支撐樁墻且當(dāng)墻體有較大的入土深度或墻底位于剛性較大的地層內(nèi)，墻體的變位類似于梁的變位，此時地表沉降的最大值不是在墻旁，而是位于離墻一定距離的位置上，沉降曲線形狀可以視為二次曲線。當(dāng)基坑附近有建筑物存在時，沉降曲線形狀亦是二次曲線形式，在建筑物位置處，受建筑物自重作用，沉降較大。

　　二、坑底加固體齡期對圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其周邊環(huán)境影響

　　近年來隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長和城市化進(jìn)程的不斷加快，各種地下建筑飛速發(fā)展，基坑的開挖深度愈來愈深。大量的工程實踐表明，基坑坑底被動區(qū)土體的加固可以有效減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和基坑周邊土體位移。特別是在軟土地區(qū)，近年來更多地通過基坑坑內(nèi)加固土體以提高和改善基坑內(nèi)側(cè)土體物理力學(xué)參數(shù)，從而達(dá)到控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形以及周邊土體位移的目的。但對加固區(qū)的作用效果，一般很難作出定量的評價，實際工程中基坑設(shè)計人員也通常僅憑工程經(jīng)驗確定坑底加固的范圍。

　　隨著加固體齡期的增長，一方面主動區(qū)土壓力變化不大，另一方面，被動區(qū)土壓力局部增加很多，這樣就導(dǎo)致了墻內(nèi)外土壓力差就逐漸減小，隨之墻體變形就逐漸減小，這樣就解釋了隨著加固體齡期的增長墻體側(cè)向變形逐漸減小的現(xiàn)象了。

　　綜合以上幾個方面，可以看出，當(dāng)齡期為7d時，加固體對于各變形的控制已有一定的作用了，各相應(yīng)位移最大值相對完成量均已在50%以上，但是由于要確保基坑附近既有國鐵路堤的安全使用，還是選擇齡期為28d時加固體各參數(shù)用于設(shè)計為宜，因為當(dāng)齡期為28d時，各相應(yīng)位移最大值相對完成量均在80%左右，而剩下的20%則需要再養(yǎng)護(hù)兩個月才可以完成，如果選擇三個月齡期，加固體各參數(shù)雖會有所提高，但相對于工期的延誤，是不經(jīng)濟(jì)的。

　　三、坑底加固體寬度對圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其周邊環(huán)境影響

　　從圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形分析來看，首先進(jìn)行坑內(nèi)土體加固對于控制墻體水平位移具有較顯著的效果，滿堂加固可以使其位移減小約20%，其次隨著加固體寬度的增加，墻體水平位移在逐漸減小，并且加固寬度的變化只對加固體加固深度范圍內(nèi)對應(yīng)的墻體變形有較大影響，而對墻體其余部分影響相對較弱。地下連續(xù)墻的最大水平位移在加固體寬度為0~24m范圍內(nèi)基本上呈線性減小，當(dāng)加固寬度達(dá)24m（即1倍開挖深度）時，可以使墻體水平位移減小約15%，占了滿堂加固所能減小位移的75%，之后減小幅度變得很緩。

　　隨著加固體寬度的增長，一方面主動區(qū)土壓力變化不大，另一方面，被動區(qū)土壓力局部增加很多，這樣就導(dǎo)致了墻內(nèi)外土壓力差就逐漸減小，隨之墻體變形就逐漸減小，這樣就解釋了隨著加固體寬度的增加墻體側(cè)向變形逐漸減小的現(xiàn)象了。

　　四、結(jié)論

　　基坑開挖卸載，連續(xù)墻變形，周邊土體移動，進(jìn)而導(dǎo)致周邊地表沉降和鄰近既有路堤變形。隨著開挖深度的逐漸增加，各變形均在增加。由于坑底進(jìn)行地基加固和空間效應(yīng)的影響，基坑長邊對稱軸處的連續(xù)墻變形和地表沉降均較基坑短邊處的大；同時也使得連續(xù)墻的最大位移出現(xiàn)在基坑長短邊的中點位置，深度在加固體附近；地表沉降最大值出現(xiàn)在基坑長短邊的對稱軸上且距離基坑一定距離處；鄰近路堤各變形的最大值均出現(xiàn)在距離基坑短邊中點最近的位置。

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