蔣春霞

（常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，建筑工程學(xué)院 213164）

軟土地區(qū)深基坑設(shè)計與變形分析技術(shù)探究

蔣春霞

（常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，建筑工程學(xué)院 213164）

本文將針對具體的工程實例，對在軟土地區(qū)進行深基坑設(shè)計進行比較詳細的方案介紹，并且針對在土方開挖和支撐的過程當(dāng)中可能出現(xiàn)的深基坑變形的特征進行系統(tǒng)的分析，能夠為日后類似的工程建筑施工起到一定的參考作用。

軟土地區(qū) 深基坑設(shè)計 變形 技術(shù)性研究

在建筑學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)知識當(dāng)中，軟土地質(zhì)指的是相對來說抗剪強度比較低，卻擁有大壓縮性的軟質(zhì)脆弱土層，其主要的成分是飽和軟粘土，通常，在天然的地層剖面當(dāng)中它很容易和泥炭以及粉砂形成交錯沉積。軟土含有比較高的水分，強度也比較低，基坑變形的發(fā)展速度極快，而且變形量也很大，后期穩(wěn)定需要花費較長的時間等。針對深基坑工程設(shè)計以及變形的分析也是在軟土基礎(chǔ)上進行深基坑建設(shè)的關(guān)鍵性技術(shù)內(nèi)容，本文將就此展開探究。

一、建筑工程簡述

本文以天津于家堡的金融服務(wù)區(qū)其中一部分作為討論案例，其主體構(gòu)造為8層地上工程，其一期基坑的平面占地尺寸大約是400米x250米，占地面積大約是平方米。該施工地區(qū)在進行施工之前前身是一座大面積的池塘，之后經(jīng)過人工填土進行了整平，其土質(zhì)呈現(xiàn)軟弱狀態(tài)，土層當(dāng)中含水量極高，其類型是非常典型性的軟土。在場地內(nèi)，開挖土層基本上都是淤泥質(zhì)地，相較來說透水性比較差，由此，可能會在開挖過程當(dāng)中出現(xiàn)比較明顯的變形。

二、設(shè)計深基坑建筑方案

（一）布置結(jié)構(gòu)

在充分地考慮了安全性、經(jīng)濟型以及是否會對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響、施工條件是否便利等四個因素，在本工程進行深基坑設(shè)計的時候使用鉆孔灌注樁，加上兩道內(nèi)部支撐來形成一個完整的支護結(jié)構(gòu)，其中鉆孔灌注樁長度26.5米，樁直徑1.1米，兩柱之間的間距為1.3米，在外側(cè)進行深層雙軸攪拌樁的止水帷幕設(shè)置操作，保證其直徑為0.7米，其間距為1米，深度是16米。在支護樁內(nèi)進行支撐操作的時候使用混凝土桁架來進行支撐或者是使用鋼管來進行支撐這樣的兩種形式，上下兩道支撐的頂面標(biāo)高設(shè)置成-2米以及-6.5米，其中第一道支撐需要在深基坑的四個角落的位置上，使用混凝土桁架，其主撐橫截面是700毫米x700毫米，聯(lián)系梁橫截面是700毫米x500毫米，圍檁橫截面是600毫米x800毫米；除此之外，在第一道中部以及第二道支撐之間使用雙鋼管來進行支撐，其橫截面是609毫米x16毫米，在圍護樁的樁頂設(shè)置圈梁，橫截面是1100毫米x800毫米，對混凝土進行支撐以及圍檁強度是C30。除此之外，對基坑進行支護的結(jié)構(gòu)布置圖如下圖（圖1）所示。

圖1 基坑支護的機構(gòu)布置示意圖

（二）具體的深基坑施工工藝

對深基坑進行開挖以及支撐需要完全依照分層→分步→對稱→平衡的施工原則來進行，借助對分層開挖的具體層數(shù)的控制以及每層進行開挖的實際深度的控制，還有在每層開挖過程當(dāng)中暴露的時間以及暴露寬度、高度等數(shù)值，將還沒有開挖的土體起到的支撐作用進行充分地利用，讓支護機構(gòu)以及土體變形的程度能夠控制在容許的范圍內(nèi)。

在這一過程當(dāng)中，確定施工工程的深基坑具體施工流程，如下：在場地內(nèi)進行平整放線；進行降水井點的設(shè)置，深基坑進行預(yù)降水操作；在開槽施工之后，首先進行第一道支撐以及鋼筋混凝土制頂圈梁的建設(shè)；進行土方開挖，直到進行到第二道支撐的底部；進行第二道支撐以及圍檁的施工操作；分層開挖土方，一直到挖至基礎(chǔ)大底板的底面，使用混凝土進行墊層澆筑，與此同時開始局部的深坑開挖施工；待開挖完全結(jié)束，對基礎(chǔ)底板鋼筋和鋼管混凝土制工程柱進行布置，對基礎(chǔ)大底板進行澆筑；對基礎(chǔ)大底板進行換撐結(jié)構(gòu)的布置，同時將第二道支撐徹底拆除；對地底2層建筑結(jié)構(gòu)展開施工操作；對第一道支撐的位置進行換撐結(jié)構(gòu)的布置，同時將第一道支撐徹底拆除；對地下一層的結(jié)構(gòu)進行施工操作，直到±0樓的樓板施工完畢；展開基坑回填的施工操作。

綜上，在整個深基坑的開挖過程中，需要嚴(yán)格遵守“先支撐后開挖，保證開挖分層，防止超挖”的施工原則，盡可能降低在深基坑當(dāng)中的支護結(jié)構(gòu)以及周邊地質(zhì)變形的影響。在開挖工作徹底完成之后的四十八個小時之內(nèi)進行混凝土支撐的澆筑，并且保證盡快結(jié)束澆筑；同時，在開挖完全完成之后的二十四個小時之內(nèi)完成鋼支撐的架設(shè)。

三、在深基坑開挖施工中出現(xiàn)變形的情況分析

通常，深基坑的施工操作所造成的變形情況主要是圍護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，或者是坑底的土體明顯隆起、基坑周圍的地層出現(xiàn)移動的情況這樣的三個方面。在深基坑開挖的過程指的是在開挖面上進行卸載的過程，它不但會造成深基坑的坑底土體出現(xiàn)一種向上為主要牽引的位置移動，同時還會造成圍護結(jié)構(gòu)由于兩側(cè)的土體壓力差而形成的水平方向形狀變化，而圍護結(jié)構(gòu)本身出現(xiàn)變形可能會導(dǎo)致深基坑坑底的土體出現(xiàn)塑性隆起的情況，而這兩者形成的共同作用也是造成周圍的地層明顯移動的主要誘因。

與該工程的實際情況以及具體的施工過程相結(jié)合，綜合考慮其中的14個施工狀況，分析結(jié)果具體如下。

施工地形成自重應(yīng)力場；形成圍護樁，初始平衡；角撐部位的土體達到-3米；混凝土角撐、冠梁以及圍檁形成；對撐部位的土體達到-3米；鋼支撐形成，預(yù)應(yīng)力施加；開始全面開挖，深度-5米；開挖后角撐部位的土體深度達到-7米；對撐部位的土體達到-7米；第二道鋼制支撐形成，預(yù)應(yīng)力施加；角撐部位的土體達到-9米；對撐部位的土體達到-9米；角撐部位的土體達到-11.2米；對撐部位的土體達到-11.2米。

總的來說，開挖基坑以及支撐的過程當(dāng)中，計算樁體位移的結(jié)果說明：

首先，對于樁體的變形以及位移特征，在懸臂初次開挖的時候，其最大的位移處是樁頂?shù)奈恢?，約為57毫米，在施加了第一道鋼支撐并施加了預(yù)應(yīng)力之后，其樁頂受到明顯擠壓，位移最大值降低到49毫米；之后伴隨著開挖操作的不斷深入，樁頂受到了支撐約束，其位移的變化非常微小，同時最大位移的部位開始呈現(xiàn)向下移動的情況，開挖到最底部的時候，其最大的位移值是91毫米，位置在-15米左右的位置。

其次，對于超挖與樁體位移之間的關(guān)系，綜合兩種在施工過程當(dāng)中可能會遇到的情況來進行計算。其一，沒有任何支撐的情況下，直接開挖到-5米的位置；其二，按照正常的施工順序，施工到-7米，不進行第二道支撐，超挖到-9米的位置。經(jīng)過計算，超挖很可能會導(dǎo)致樁體更加明顯的位移。懸臂開挖的時候，超挖可能會增加樁頂?shù)奈灰?，增加幅度大概?4%左右。設(shè)置了第一道支撐之后，因為超挖導(dǎo)致樁身的位移幅度超過30%。由此，在進行深基坑的開挖當(dāng)中，必須要嚴(yán)格控制超挖的情況，必須先支撐后開挖。

結(jié)語：

總的來說，進行深基坑建筑工程的土方開挖工作勢必會產(chǎn)生比較明顯的支護結(jié)構(gòu)變形，并且可能發(fā)生基坑周圍的土體變形，土方開挖所造成的變形不但和施工地的地質(zhì)條件、建筑支護情況、施工環(huán)境氣候條件、開挖的設(shè)計方案、預(yù)應(yīng)力以及施工的時長等因素有關(guān)系，而且同時還會受到降水以及坑外超載一類的因素作用。需要在施工的過程當(dāng)中進行更加嚴(yán)格的控制和管理。

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TU7

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1007-6344（2015）11-0144-01

蔣春霞，女，漢族，江蘇蘇州人，1980年2月，常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，講師，研究生學(xué)歷，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工