软土地区深基坑开挖对围护结构及其周边环境影响

摘要：对于许多深基坑工程来说并不是仅仅需要足够的承载能力，还应控制变形，保证基坑周边的建筑、道路、管线等的正常使用。特别是软土地区，如何控制深基坑变形，如何在设计中将深基坑变形控制在一定的范围，这方面的研究工作急待深入。建筑设计论文,论文发表,论文网,职称论文
关键词：软土；深基坑；围护
一、基坑变形现象及机理
基坑开挖变形主要包括三个部分：支护结构变形、基坑底部隆起、支护结构后地表及临近建（构）筑物的变形，研究表明这三方面是相互关联的。基坑开挖过程也是基坑开挖面上卸荷的过程，卸荷使坑底土体产生向上为主的弹性位移，同时支护结构在两侧土压力差作用下产生向基坑内的侧向变形。
1.1围护结构变形
基坑开挖时，支护结构内侧卸去部分土压力，导致基坑外侧受主动区土压力，同时坑底支护结构内侧又受被动区土压力，随着开挖深度的不断加大，坑内外土面高差不断加大，当开挖到一定深度时，基坑内外土面高差所形成的加载和地面各种超载的作用，就会使支护结构产生向基坑内的侧向变形。
在实际工程中，墙体竖向位移的危害性较小，所以常被忽视。由于开挖时释放了土体自重应力，墙体一般在土体的带动下有所浮起，这给基坑稳定、地表沉降和墙体自身的稳定带来一定危害，在软土基坑中尤其如此。当采用灌注桩或地连墙支护时，如果支护结构施工时清孔不净，桩墙底有沉渣，则基坑开挖阶段支护结构也有可能下沉。
1.2周边地表沉降
支护结构的侧向变形使主动土压力区的土体向坑内移动，使主动土压力区的土体水平应力减小，剪力增大，出现塑性区，支护结构外侧发生地层损失而引起地表沉降，支护结构的变形是引起周围地层移动的重要原因。
对于悬臂式桩墙，墙顶处有较大的水平位移，墙体旁边出现较大的地表沉降，沉降曲线呈三角形；对于有支撑桩墙且当墙体有较大的入土深度或墙底位于刚性较大的地层内，墙体的变位类似于梁的变位，此时地表沉降的最大值不是在墙旁，而是位于离墙一定距离的位置上，沉降曲线形状可以视为二次曲线。当基坑附近有建筑物存在时，沉降曲线形状亦是二次曲线形式，在建筑物位置处，受建筑物自重作用，沉降较大。
二、坑底加固体龄期对围护结构及其周边环境影响
近年来随着经济的快速增长和城市化进程的不断加快，各种地下建筑飞速发展，基坑的开挖深度愈来愈深。大量的工程实践表明，基坑坑底被动区土体的加固可以有效减小围护结构变形和基坑周边土体位移。特别是在软土地区，近年来更多地通过基坑坑内加固土体以提高和改善基坑内侧土体物理力学参数，从而达到控制围护结构侧向变形以及周边土体位移的目的。但对加固区的作用效果，一般很难作出定量的评价，实际工程中基坑设计人员也通常仅凭工程经验确定坑底加固的范围。
随着加固体龄期的增长，一方面主动区土压力变化不大，另一方面，被动区土压力局部增加很多，这样就导致了墙内外土压力差就逐渐减小，随之墙体变形就逐渐减小，这样就解释了随着加固体龄期的增长墙体侧向变形逐渐减小的现象了。
综合以上几个方面，可以看出，当龄期为7d时，加固体对于各变形的控制已有一定的作用了，各相应位移最大值相对完成量均已在50%以上，但是由于要确保基坑附近既有国铁路堤的安全使用，还是选择龄期为28d时加固体各参数用于设计为宜，因为当龄期为28d时，各相应位移最大值相对完成量均在80%左右，而剩下的20%则需要再养护两个月才可以完成，如果选择三个月龄期，加固体各参数虽会有所提高，但相对于工期的延误，是不经济的。
三、坑底加固体宽度对围护结构及其周边环境影响
从围护结构的变形分析来看，首先进行坑内土体加固对于控制墙体水平位移具有较显著的效果，满堂加固可以使其位移减小约20%，其次随着加固体宽度的增加，墙体水平位移在逐渐减小，并且加固宽度的变化只对加固体加固深度范围内对应的墙体变形有较大影响，而对墙体其余部分影响相对较弱。地下连续墙的最大水平位移在加固体宽度为0~24m范围内基本上呈线性减小，当加固宽度达24m（即1倍开挖深度）时，可以使墙体水平位移减小约15%，占了满堂加固所能减小位移的75%，之后减小幅度变得很缓。
随着加固体宽度的增长，一方面主动区土压力变化不大，另一方面，被动区土压力局部增加很多，这样就导致了墙内外土压力差就逐渐减小，随之墙体变形就逐渐减小，这样就解释了随着加固体宽度的增加墙体侧向变形逐渐减小的现象了。
四、结论
基坑开挖卸载，连续墙变形，周边土体移动，进而导致周边地表沉降和邻近既有路堤变形。随着开挖深度的逐渐增加，各变形均在增加。由于坑底进行地基加固和空间效应的影响，基坑长边对称轴处的连续墙变形和地表沉降均较基坑短边处的大；同时也使得连续墙的最大位移出现在基坑长短边的中点位置，深度在加固体附近；地表沉降最大值出现在基坑长短边的对称轴上且距离基坑一定距离处；邻近路堤各变形的最大值均出现在距离基坑短边中点最近的位置。
参考文献
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