1、基坑變形機(jī)理分析 

  基坑開挖的過程,實(shí)質(zhì)是載荷釋放的過程,受載荷釋放影響,導(dǎo)致坑底土體向上發(fā)生位移,與此同時(shí)導(dǎo)致圍護(hù)墻受兩邊壓力差影響,出現(xiàn)水平向位移及墻外側(cè)位移。導(dǎo)致周邊地層發(fā)生位移的主要誘因是坑底的隆起和圍護(hù)墻的位移。另外,地層損失、漏水、漏砂等事故也會(huì)引發(fā)基坑變形。影響開挖變形的主要因素:(1)圍護(hù)結(jié)構(gòu):圍護(hù)墻體厚度、插入深度、支撐體系的剛度等。(2)地基加固:通過對(duì)基坑內(nèi)側(cè)、外側(cè)施行地基加固。實(shí)際工程中,往往進(jìn)行坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)的加固。(3)施工措施:圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工對(duì)地層的撓動(dòng);開挖土方的空間效應(yīng);施工期的長(zhǎng)短的影響。 
  2、軟土深基坑變形控制技術(shù) 
  2.1勘察設(shè)計(jì)過程控制 
  基坑事故的最大影響因素就是設(shè)計(jì)不完善。體現(xiàn)在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備質(zhì)量不充分,信息量不足、經(jīng)驗(yàn)欠缺、解決問題措施不當(dāng)?shù)仍斐伞?刂泣c(diǎn)主要包含以下幾方面: 
 、賹(shí)地勘察、巖土參數(shù)的準(zhǔn)確性; 
 、诨又車h(huán)境,如地下管網(wǎng)、建筑、保護(hù)對(duì)象(古建筑)。 
 、蹖(duì)變形控制計(jì)算,結(jié)構(gòu)選型、變形計(jì)算等; 
 、軐(duì)變形影響大的因素設(shè)計(jì)處理不當(dāng),如:集中應(yīng)力,必須進(jìn)行對(duì)基坑陽角進(jìn)行加固、支撐系統(tǒng)強(qiáng)度需適當(dāng)增加、樁間加固等。 
  2.2施工工藝與質(zhì)量控制 
  2.2.1排樁。①做好樁位布置、把握好偏差、支護(hù)剛度必須牢靠,盡可能防止局部變形太大;保證樁的垂直度。不然,兩個(gè)樁基在施工收尾可能會(huì)引發(fā)交叉情況,引發(fā)樁徑上大下小。②受排樁間距(間距較。┯绊懀浲羺^(qū)域邊距通常為200mm~500mm,因此,施工作業(yè)因間距不夠大,產(chǎn)生負(fù)面影響,特別在混凝土剛要凝固時(shí)。一般情況應(yīng)在鄰樁灌注作業(yè)間隔24h以后,在進(jìn)行施工作業(yè)。 
  2.2.2內(nèi)支撐。①混凝土支撐應(yīng)當(dāng)采取整體澆注的手段,無法整體澆注,要對(duì)混凝土的連接面進(jìn)行打毛處理,以保證鏈接牢靠。此外,各混凝土斷面必須交錯(cuò),不得在同一平面;澆注混凝土的底模,如果使用壘磚做磨時(shí),需要用油氈做墊層隔離;強(qiáng)度、擾曲度、剛度等需達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求。支撐梁的高度落差誤差范圍控制在30mm內(nèi),斷面尺寸誤差范圍控制在5mm以內(nèi)。②鋼管支撐。支撐用的鋼管必須為正品,不得使用殘次品、偽劣品。安裝前要對(duì)鋼管進(jìn)行性能測(cè)試,變形、有缺陷的嚴(yán)禁使用。鋼管的壁厚必須符合設(shè)計(jì)認(rèn)同,不同壁厚的鋼管不得混用;鋼腰梁進(jìn)行分段施工時(shí),每段長(zhǎng)度要最低達(dá)到支撐間距的2倍,同時(shí)設(shè)置一定數(shù)目的鄰近支撐點(diǎn);安裝作業(yè)中所用的防滑塊要求滿焊,焊接強(qiáng)度必須牢固可靠、與混凝土填充良好;施加預(yù)應(yīng)力要略微高出設(shè)計(jì)值,支撐兩端的預(yù)應(yīng)力施加作業(yè)要同步、對(duì)稱進(jìn)行;鋼支撐施工完畢,必須做好防撞措施,避免支撐失穩(wěn)。 
  2.3土方開挖過程控制 
  軟土深基坑進(jìn)行土方施工作業(yè)時(shí),通常會(huì)對(duì)圍護(hù)墻體產(chǎn)生不良影響、墻后地面出現(xiàn)下沉、基坑底部的巖土發(fā)生回彈變形。實(shí)踐表明:控制變形的關(guān)鍵在于合理的開挖方案,采用科學(xué)的手段進(jìn)行土方開挖。①充分發(fā)掘和利用土體自身開變形能力,以增加軟土基坑的穩(wěn)定性能、縮小不良變形。這也是時(shí)空效應(yīng)應(yīng)對(duì)措施的基礎(chǔ)要求。②依據(jù)基坑的數(shù)量、尺寸、支撐方式、挖掘深度、地基加固措施等,設(shè)計(jì)詳細(xì)的施工方案,要求有施工的步驟、施工作業(yè)的詳細(xì)化參數(shù)、施工出現(xiàn)問題的應(yīng)急措施。逐段開挖、分段進(jìn)行,分段長(zhǎng)度宜小不宜大;開挖順序:先開挖陰角、再開挖陽角、中部開挖。 
  3、工程應(yīng)用實(shí)例 
  3.1工程概述 
  某商廈建筑為地上6層,地下2層,建筑面積50000m2;結(jié)構(gòu)方式初定為框架形式,鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。基坑平面近似長(zhǎng)方形(約130.0m×75.0m),基坑支護(hù)四周總長(zhǎng)大約400m,開挖深度11.50m。 
  該工程特點(diǎn):①基坑開挖深度大,基坑所處位置、挖深均處于軟土層,軟土土體較厚;②該工程所需基坑深度,為近幾年開挖基坑深度最大,該地域設(shè)計(jì)施工資料參考甚微;③基坑位于該市中央地段,四周建筑、地下管網(wǎng)密集、復(fù)雜,且對(duì)環(huán)境有高的要求。支護(hù)深度影響土層順序如下;①雜填土,主要組成為建筑構(gòu)筑物垃圾、碎石礫、粉質(zhì)粘土,該層土層厚度范圍1.7m~3.3m;②粉土,質(zhì)地較密,局部夾雜粉質(zhì)粘土,該層土層厚度范圍1.6m~5.6m;③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,流塑,飽和,夾雜多層粉土,該層土層厚度范圍16.8m~32.8m;④粉質(zhì)粘土,可塑性能好,飽和,該層土層厚度范圍0.5m~1.0m;⑤粉質(zhì)粘土,硬塑, 該層土層厚度范圍0.0m~7.9m。 
  3.2支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與變形控制的應(yīng)對(duì)策略 
 、俨捎门艠稉跬、深攪樁止水,內(nèi)支撐布設(shè)兩道,第一道鋼筋砼、第二道鋼管。基坑內(nèi)降水;受基坑開挖面積(8000m2)較大的影響,空間效應(yīng)突出,因此,要適度增大安全系數(shù)。②基坑長(zhǎng)度(長(zhǎng)邊達(dá)130m)較大,中部出現(xiàn)變形的概率較大,為應(yīng)對(duì)變形,需要在中間區(qū)域增加支撐,以提高支撐密度,減小變形量。還要布設(shè)“暗墩”③第二道支撐的標(biāo)高要適度下調(diào),以有效降低支護(hù)所需費(fèi)用。④為了改良結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度,對(duì)基坑陽角采用拉梁板加固措施。 
  3.3基坑變形特征 
  3.3.1支護(hù)結(jié)構(gòu)頂水平位移;油练介_挖初期,其水平位移變形量與基坑深度成正比,從分布特征看,中間大、兩端小,陽角位移也較大;長(zhǎng)邊變形量大于短邊變形量;局部超挖造成變形量達(dá)75.9mm,超出預(yù)期目標(biāo)參數(shù),運(yùn)用卸載技術(shù)措施,變形得以控制。 
  3.3.2深層位移特征。通過對(duì)深部變形的3個(gè)觀測(cè)報(bào)告進(jìn)行分析,這些變形特點(diǎn)類似,基本表現(xiàn)出“變形弓型曲線”,墻頂3個(gè)報(bào)告均體現(xiàn)出水平變形量,變形量基本處于30~40mm范圍以內(nèi)。變形位移量最大的部位是55.4mm,縱深大約是6米。該變形部位是在第一道混凝土支撐與第二道鋼管支撐范圍內(nèi),極大程度上,靠近彎矩高點(diǎn),觀測(cè)發(fā)現(xiàn)樁體局部有微裂紋出現(xiàn),可見維護(hù)墻體的剛度顯得不足。通過對(duì)有限元進(jìn)行計(jì)算分析,可得出,鋼管支撐及所加預(yù)應(yīng)力可以滿足抑制擋墻內(nèi)側(cè)變形的要求,能到達(dá)到設(shè)計(jì)效果。 
  3.3.3墻后地面沉降。墻后呈現(xiàn)的沉降值最高達(dá)到54.7mm。綜上所述:①工程四周環(huán)境要求高時(shí),軟土深基坑的施工關(guān)鍵在于變形控制,為了最大限度控制變形量,需要對(duì)基坑施工全過程控制。包括勘測(cè)階段、設(shè)計(jì)參數(shù)輸入階段、多方案對(duì)比階段、優(yōu)化方案階段、技術(shù)措施制定階段、施工過程、觀察檢測(cè)階段、參建方協(xié)作階段、突發(fā)事件的應(yīng)急處理等。②工況、施工因素等影響,沉降曲線有一定的差異,經(jīng)過合理簡(jiǎn)化處理,吸收先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),能夠找到時(shí)間曲線。③軟土深基坑變形要多因素考慮,以提高設(shè)計(jì)的可靠性。