影响深基坑稳定因素分析

影响深基坑稳定因素分析
王立军
摘要：随着城市建设发展，高层建筑和地铁的修建逐步进入了普及时代，涉及到深基坑的工程越来越多，而且对其施工的质量要求也越来越高。其中围护结构的稳定就成为了深基坑质量的重要保证。本文从基坑的变形原因和防护措施入手对影响因素进行了分析，进而利用实际的施工案例对基坑围护结构的重要作用和施工措施进行分析。说明了基坑施工中围护结构应当以合理设计，细化施工为基本原则，以此保证基坑稳定以及未来建筑的安全和稳定。
关键词：围护结构设计基坑变形地下连续墙盖挖逆作
一、围护结构设计与基坑变形
1、围护墙体和支撑结构的刚性因素
在基坑开挖的施工过程中，围护结构的墙体和支撑构件或多或少的都会出现变形情况，显然这些构件的刚度将会影响整个基坑的地表沉降和墙体的水平移位，但是对于一些增加了构件刚度的情况也不过分依赖于提供的刚度。很多的实践表明，围护结构的刚度主要是增加了墙体的厚度，在一定的范围内增加的墙体构件的厚度可以控制整个围护结构的水平变形。
2、围护进入基坑土层的深度
围护构件或者墙体计基础土层的深度也会影响到整个围护的稳定和使用效果，也是设计和施工中突出的参数。很多的基坑在施工中没有对这个参数加以重视。而实际上，适当的入土深度是可以提高围护的作用效果，提高基坑的整体稳定性和抗隆起性的，同时还可减少围护结构的整体变形，试验显示，当入土深度在一定的范围内增加的时候，支护结构的水平稳定性会得到明显的增加，当入土深度达到一定深度的时候，入土深度的增加也不会对弯矩和位移产生负面的影响。
3、围护的支撑为位置和排列方式的影响
多道支撑的排列方式会直接影响到基坑的变形情况。实践与有限元的分析表明，支撑的排列方式以基坑上部稀疏而底部密集为最佳，最大弯矩和最大的位移都相当较小。其力学机理是上部的土层压力较小，对墙体的侧向作用力也就相对较小，而靠近基坑下部的围护结构受到的土层压力较大，对墙体的侧向变形影响也就越大，加密下面的支撑数量既可以有效的抵抗这种弯矩，相当与减小了开挖时引发的应力释放数值，从而增加了支撑在土层压力中的分担比重，达到了减小墙体变形的效果。而且加大基坑下部的支撑数量还可缩短围护结构的入土深度，不仅可以达到控制变形的目的也可以优化设计，从而降低施工的难度和工程的造价。
二、影响基坑围护结构变形的外界因素
施工中基坑的地质结构会直接影响到施工的进行，勘测的数据离散性较大，很难反映土层的真实结构，同时精度也随之降低，这就给基坑的设计和施工带来了更大的难度；同时一些软土地层具有明显的不利与施工的特征，因此在施工中影响基坑变形的因素较多，大体上体现在地质水文特征、设计因素、施工因素等。当基坑位置确定后，水文和地质情况就已经成为了可观的外在条件，这种条件是不可改变的，只能通过地质勘测来进行了解并采取相应的设计对策，具体影响基坑的水文地质条件包括：土体的物理性质，水文环境，物理力学形式包括其弹性模量、粘聚力、内摩擦角、容重、触变性和流变性等。水文环境包括了：水位的高度、升降变化规律、突出中补水和动态变化、场地附近的水体连通情况，土层竖向和水平向的渗透系数，潜水、承压水等情况。这些地质因素不仅仅能影响设计思路同时也会影响施工情况。
三、施工中控制基坑变形的常用手段
施工中常见的基坑变形控制手段有很多种，其中主要的有：对坑底的土层进行加固、土体分步骤跳挖、预留土台、采用降水等措施。坑内的加固可以减少维护结构的平行移动，保护基坑周边的建筑和地下设施；减小坑底出现隆起的概率；增加了被动侧土层的抗力；防止坑底出现渗流而破坏基础。目前常见的基坑防止变形的方法是在基坑围护墙的内侧采用坑底土体加固措施，多采用的是水泥搅拌桩的形式，加固的宽度和深度通常在5-4m的范围内，主要看基坑的条件而确定。
四、深基坑工程实例
通过前面的论述不难发现，在施工中要克服围护结构的变形，并且保证基坑的稳定和施工质量就需要采用合理设计，细化施工，针对不同的工程实际情况采取不同的施工工艺。
采用盖挖逆作法施工, 顶板、中板、底板处利用钢筋接驳器与墙体结构相互连接形成一个整体，共同承担载荷。
主体结构三层板顶之间的高度分别为8.15米、8.3米、10.757米，顶板至原地面高度约3米，土方开挖分层分段跳仓进行，结构板及时跟进施工，基坑不宜暴露时间过久。根据对连续墙的施工监测，只有一幅连续墙最大水平位移超过30mm，为32.48mm，发生在深度23米处，其余连续墙均在30mm以下，从监测数据分析水平位移量比较大的点集中在深度20米至25米处的连续墙，从结构尺寸图上可以看出此处为底板至负二层板的中间位置，底板垫层顶至负二层板高度12.157米为最高的一层，连续墙在此处的弯矩最大。可以看出采用预留土台，跳仓开挖的施工工艺有效的控制了连续墙的水平位移，保证了围护结构的稳定，为后续施工提供了安全的施工场地，也保障了地上高层建筑物的结构稳定。
五、结束语
实践证明只有合理的设计加正确的施工方法，在施工过程按照设计逐层逐段的进行递进式的施工，同时还要注意针对不同的地质情况采用相应的处理办法和结构形式，这样才能保证施工达到预期目的，才能避免出现结构上和工艺上的误差而导致整个围护结构稳定性的失效。
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