軟土環(huán)境下深基坑施工引起變形和控制

1、軟土環(huán)境下深基坑施工引起變形和控制摘要：隨著經(jīng)濟建設的發(fā)展和人們生活水平的提 高，近年來我國的各類建筑與市政工程得到飛速的發(fā)展，多 層建筑及高層建筑的地下室、地下車庫、地鐵車站等工程施 工，由于場地等各種條件的限制，離不開軟土地區(qū)深基坑工 程，而針對地下水位較高的軟土地區(qū)，軟土地區(qū)深基坑開挖 不得不考慮地下水滲流的影響。本文基于有限元法和有限差 分法，以某水利工程為背景，應用軟件對軟土地區(qū)深基坑開 挖降水過程進行了模擬，研究軟土地區(qū)深基坑開挖降水引起 的軟土地區(qū)深基坑滲流和變形特性。關鍵詞：軟土地區(qū)；深基坑施工；變形控制軟土地區(qū)工程地質(zhì)條件復雜，軟土地區(qū)深基坑開挖過程 中，必須確保軟土地區(qū)深基

2、坑本身安全及周邊建筑物、巖土 穩(wěn)定的安全，故在軟土地區(qū)深基坑施工工程中，進行軟土地 區(qū)深基坑及周圍環(huán)境信息化監(jiān)測是必不可少。施工時釆集積 累實測數(shù)據(jù)以供研究之用，通過進一步的分析可為南昌其它 通道工程及地鐵工程軟土地區(qū)深基坑設計和施工方法提供 參考類比。本文對軟土地區(qū)深基坑的圍護樁水平位移、樁頂 水平位移與沉降、鋼支撐軸力、混凝土支撐軸力以及地下水 位進行了監(jiān)測，對監(jiān)測結果進行了深入的研究和分析，并將 數(shù)值模擬分析結果的數(shù)據(jù)提取出來，與本章的監(jiān)測結果進行 了對比與分析。1. 軟土地區(qū)深基坑變形分析1.1孔隙水壓力場分析軟土地區(qū)深基坑在開挖降水過程中，由于高壓旋噴樁止 水帷幕滲透系數(shù)遠小于軟土地

3、區(qū)深基坑巖土體，起到了比較 好的隔水作用，所以開挖6m和開挖到坑底時，孔隙水壓力 變化不是很大。由于中風化砂巖滲透系數(shù)不高，達到滲流穩(wěn) 定狀態(tài)需要較長的計算時間，所以在軟土地區(qū)深基坑開挖降 水模擬時，流固耦合計算以力學計算部分達到近似收斂則停 止，開挖完成后，繼續(xù)滲流計算直至到滲流穩(wěn)定狀態(tài)為止。1. 2位移場分析(1) 豎向位移場分析軟土地區(qū)深基坑外的沉降值隨距軟土地區(qū)深基坑邊的 距離增大而增大，最大值位發(fā)生在距離軟土地區(qū)深基坑邊約 為軟土地區(qū)深基坑開挖深度2倍距離處，在開挖6. 5m時， 軟土地區(qū)深基坑外沉降最大值為9. 76mm,開挖至坑底時，兩 邊沉降最大值為13.15mm,說明隨著軟土

4、地區(qū)深基坑開挖的 進行，兩邊土體的沉降值隨開挖深度的增大而增大。在軟土 地區(qū)深基坑外兩邊的沉降量不相等，右側的地表沉降比左側 的沉降要大，這是由于軟土地區(qū)深基坑右側靠近江流，在軟 土地區(qū)深基坑右側設置了降水井，降水井在阻斷水流向?qū)?土地區(qū)深基坑附近，使得地下水位下降，孔隙水壓力發(fā)生變 化，土體發(fā)生了一定的固結沉降，所以右側沉降值比左側沉 降值要大。軟土地區(qū)深基坑內(nèi)的隆起值隨著開挖的進行而增大，在 軟土地區(qū)深基坑開挖6. 5m時，基坑內(nèi)隆起最大值為 8.68mm,在軟土地區(qū)深基坑開挖至坑底時，坑內(nèi)最大隆起值 為11.55mm,這主要是由于隨著軟土地區(qū)深基坑開挖的進 行，軟土地區(qū)深基坑內(nèi)土體卸載

5、效應，使得坑內(nèi)土體發(fā)生了 隆起。軟土地區(qū)深基坑開挖至坑底時，軟土地區(qū)深基坑隆起 值隨距軟土地區(qū)深基坑中心距離減小而增大，最大值發(fā)生在 軟土地區(qū)深基坑底部中間位置，最大值為11.55mm。(2) 水平位移場分析軟土地區(qū)深基坑在開挖不同階段時，隨著軟土地區(qū)深基 坑開挖深度增加，軟土地區(qū)深基坑側壁的水平向位移在逐漸 增加，總體來講，軟土地區(qū)深基坑頂部水平位移變化相對于 中部位移變化要小，這是由于第一道鋼筋混凝土支撐的支 護，使得頂部的土體受到約束，從而土體變化相對較小。在 開挖面附近軟土地區(qū)深基坑側壁的水平位移最大。軟土地區(qū) 深基坑中部大約6米的位置，第二道鋼支撐支護剛度弱于 第一道鋼筋混凝土支撐，

6、周圍水平位移比頂部的位移要大， 水平位移最大值達為6. 32 mmo x方向位移大體呈對稱狀態(tài), 說明軟土地區(qū)深基坑圍護結構基本處于受力平衡狀態(tài)。2. 軟土地區(qū)深基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測控制2. 1軟土地區(qū)深基坑監(jiān)測的內(nèi)容軟土地區(qū)深基坑監(jiān)測主要包括對圍護樁身水平位移（測 斜）監(jiān)測、樁頂水平位移和沉降監(jiān)測、鋼支撐軸力監(jiān)測、混 凝土支撐內(nèi)力監(jiān)測和地下水位的監(jiān)測。2.2監(jiān)測點安裝埋設與監(jiān)測方法原理（1）圍護樁身水平位移（測斜）監(jiān)測監(jiān)測目的：圍護結構的變形通過預埋在樁體的測斜孔進 行監(jiān)測，主要了解隨軟土地區(qū)深基坑開挖深度的增加，圍護 樁體不同深度水平位移變化情況。測孔設置：設在軟土地區(qū)深基坑鉆孔樁中，深度與鉆

7、孔 樁一樣深。儀器和材料：采用cx-3c測斜儀，其讀數(shù)分辨率可達 0. 02mm,它可以記錄、存儲垂直和平行軟土地區(qū)深基坑的兩 個方向測斜數(shù)據(jù)，與電腦連接傳輸數(shù)據(jù)，利用配套的dmm軟 件進行數(shù)據(jù)處理，打印變形曲線。測斜管選用內(nèi)徑70mm的 pvc 管。埋設方法：在鉆孔灌注樁施工前，具體埋設位置標明在 施工圖紙，并隨時關注施工單位的進度，將測斜管逐節(jié)連接 并在鋼筋籠上用扎絲捆扎好，放鋼筋籠時將綁有測斜管的一 側靠近土體，測斜管內(nèi)部一組導槽的方向與圍護樁水平位移 方向相同。測斜管的底端用布料堵塞，防止水泥漿滲入到管 內(nèi)。(2) 樁頂水平位移和沉降監(jiān)測樁頂沉降測量采用精密水準儀ds05,按國家二等水

8、準 要求觀測。以閉合或附合路線聯(lián)測各監(jiān)測點，按照水準基準 點，把各監(jiān)測點標髙測出。本次測點沉降量為同一測點在相 鄰兩次測量標高之差，測點累計沉降量為第一次沉降量累加 至當次沉降量。在每個樁體測斜孔邊，布設樁頂沉降監(jiān)測點, 將圓頂?shù)拟涐斻@孔插入冠梁頂，用混凝土澆注縫隙。(3) 鋼支撐軸力監(jiān)測圍護體外側的側向土壓力由圍護體及支撐體系共同承 擔，軟土地區(qū)深基坑施工期間支撐內(nèi)應力狀態(tài)，確保軟土地 區(qū)深基坑開挖時每開挖區(qū)段有軸力監(jiān)測數(shù)據(jù)。鋼支撐軸力監(jiān) 測采用表面應變計監(jiān)測。安裝方法是在一根鋼管的同一斷面 處的三個不同位置布設表面應變計監(jiān)測支撐軸力，用便攜式 數(shù)字頻率計測讀，測試精度優(yōu)于1%o表面應變計在

9、支撐就 位后施加預緊力前焊接，仔細做好監(jiān)測元件和導線保護的措 施，然后讀取初讀數(shù)，在加預壓力時跟蹤監(jiān)測，加完預壓力 后再測讀一次數(shù)據(jù)。(4) 混凝土支撐內(nèi)力監(jiān)測混凝土支撐內(nèi)力的監(jiān)測采用鋼弦頻率式鋼筋，將埋設鋼 筋應力計處的主筋截去20cm,在鋼筋應力計上擰了聯(lián)結桿, 將兩根聯(lián)結桿分別與鋼筋截去的兩頭焊接，焊接后鋼筋應力 計與原鋼筋是串聯(lián)聯(lián)接的。(5) 地下水位監(jiān)測可利用井點管兼作觀測井，在開始抽水前，每隔4-8小 時測一次，3天后或者降水達到預定標高前每天觀測1-2 次。在軟土地區(qū)深基坑開挖期間派專人每天測報抽水量及坑 內(nèi)地下水位，每日觀測水位的變化。3. 結論本文通過現(xiàn)場實際監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和數(shù)值模擬，對圍護樁 樁身的水平位移進行了對比分析，數(shù)值模擬非常接近現(xiàn)場實 際監(jiān)測的數(shù)據(jù)，從側面得知，軟土地區(qū)深基坑在開挖進行中, 由于圍護止水帷幕不能完全的隔水，隨著軟土地區(qū)深基坑開 挖的進行，造成軟土地區(qū)深基坑內(nèi)外水頭差的增大，軟土地 區(qū)深基坑會發(fā)生滲流，隨著侵潤線的下降，滲流作用能夠使 軟土地區(qū)深基坑內(nèi)部的土體產(chǎn)生壓縮，能有效的防止軟土地 區(qū)深基坑隆起。對圍護結構變形的模擬計算結果與實測結果 進行了對比和分析，結果表明：