喬軍

青海省第八地質(zhì)勘查院，中國(guó)·青海 西寧 810000

近些年來(lái)，中國(guó)城市的建設(shè)不斷加快，建筑工程項(xiàng)目數(shù)量越來(lái)越多，對(duì)質(zhì)量安全的要求也越來(lái)越高。作為建筑工程項(xiàng)目中的重要一環(huán)，深基坑的變形已然成為目前一個(gè)迫切而又重要的課題。論文基于國(guó)際現(xiàn)有的深基坑控制理論，對(duì)深基坑的變形進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的控制措施，為中國(guó)建筑工程項(xiàng)目深基坑的變形控制提供一定的借鑒。

建筑工程；深基坑；變形；控制

1 建筑工程深基坑變形與控制措施研究現(xiàn)狀

在建筑工程項(xiàng)目中，深基坑變形問(wèn)題十分復(fù)雜，系統(tǒng)性也很強(qiáng)，因此貫穿多個(gè)學(xué)科與多個(gè)領(lǐng)域。盡管深基坑變形問(wèn)題的研究歷史由來(lái)已久，但控制及處理這個(gè)問(wèn)題的難度仍較大，再加上現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目越發(fā)復(fù)雜，深基坑變形控制工作隨之也變得更加困難多變。在實(shí)際施工過(guò)程中，施工人員需充分依據(jù)前人總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，再結(jié)合工程實(shí)際中遇到的問(wèn)題，具體情況具體分析，在完成技術(shù)攻關(guān)的前提下確保變形問(wèn)題在可控制的范圍內(nèi)。

現(xiàn)階段，關(guān)于深基坑變形問(wèn)題的研究已經(jīng)從傳統(tǒng)的人工分析層次上升到了數(shù)據(jù)模型的分析層次，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)，充分考慮各種可能造成深基坑變形的因素，提前預(yù)演，有效控制變形問(wèn)題。這是工程技術(shù)發(fā)展的又一可喜變化，同時(shí)也是深基坑研究與其他學(xué)科相結(jié)合的實(shí)例，值得借鑒與應(yīng)用。

2 深基坑變形的特征

2.1 深基坑周?chē)乇淼某两捣治?/h3>

2.1.1 地表沉降原因

基坑開(kāi)挖后，其周邊土體處于臨空狀態(tài)，原有的結(jié)構(gòu)平衡遭到破壞后，土體很容易因力釋放而發(fā)生滑動(dòng)剪切破壞，也會(huì)因變得松軟而導(dǎo)致壓縮性增大。在原有荷載作用下，地基土?xí)a(chǎn)生新沉降。此外，基坑開(kāi)挖降水還會(huì)導(dǎo)致周邊地下水位出現(xiàn)下降，進(jìn)而形成以抽水井點(diǎn)為中心的降水漏斗，土體中的孔隙水壓力會(huì)由于降低的基坑周邊土層地下水位而消散，這一問(wèn)題將直接增加土體中的有效應(yīng)力，新的固結(jié)沉降由此產(chǎn)生。

2.1.2 地表沉降的分布類型

從工程具體實(shí)踐來(lái)看，地表沉降的分布形式主要可歸納為“三角形”和“拋物線”這兩種?！叭切巍钡淖畲蟪两迭c(diǎn)位于基坑邊，“拋物線”的最大沉降點(diǎn)則離基坑邊有一定的距離。兩種地表沉降的分布類型如圖1所示。目前，學(xué)術(shù)界并未就上述兩種形式的產(chǎn)生條件達(dá)成一致的意見(jiàn)。

圖1 地表沉降的分布類型

2.1.3 地表沉降的空間分布規(guī)律

地表沉降的空間分布規(guī)律主要有以下三種：

（1）基坑中部附近剖面的地面沉降量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基坑端部附近剖面的地表沉降量。

（2）基坑中部附近剖面的地表沉降曲線，有可能是“三角形”，也有可能是“拋物線”。受另一側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐作用的影響，基坑角點(diǎn)附近的沉降分布形式往往是“拋物線”。

（3）基坑中部附近剖面區(qū)域內(nèi)不均勻沉降較大，因此其沉降分布曲線的曲率較大。

2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移分布規(guī)律

為探究圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移分布規(guī)律，本研究以帶內(nèi)支撐的樁墻為例。

2.2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移的空間分布規(guī)律

諸多工程實(shí)踐顯示，越靠近圍護(hù)樁墻兩端，其空間作用越明顯，而越靠近跨中空間作用越弱。

2.2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移隨時(shí)間的變化規(guī)律

第一，在基坑各開(kāi)挖步內(nèi)，圍護(hù)墻體的位移往往會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，尤其是在軟土地基中。因此，在施工過(guò)程中應(yīng)盡量縮短各分布開(kāi)挖的時(shí)間。

第二，在開(kāi)始下一工礦時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移曲線往往會(huì)緊鄰上一工況結(jié)束時(shí)位移曲線的左側(cè)，主要是由于新增加的支撐和預(yù)應(yīng)軸力的約束，對(duì)位移的發(fā)展有著一定的限制作用，略減小了位移。但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，位移會(huì)逐步增大，隨之還會(huì)超過(guò)上一工況結(jié)束時(shí)的位移值。

設(shè)內(nèi)支撐的基坑，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移會(huì)隨著基坑的不斷施工而向下移動(dòng)，而位移最大值往往會(huì)出現(xiàn)在基坑開(kāi)挖面附近，具體如圖2所示。

圖2 某地下連續(xù)墻水平位移分布規(guī)律

2.3 坑底的回彈、隆起空間分布規(guī)律

坑內(nèi)土體在開(kāi)挖初期大多處于彈性受力階段，此時(shí)的坑底隆起主要是卸載后的彈性回彈，而隆起量較大的是基坑中部，靠近圍護(hù)墻的坑底土地的回彈在一定程度上會(huì)受到制約。而坑底隆起量會(huì)隨著開(kāi)挖深度的增加而出現(xiàn)進(jìn)一步加大的問(wèn)題。

3 基坑變形的影響因素

筆者通過(guò)分析總結(jié)有關(guān)基坑變形的資料發(fā)現(xiàn)，在同一深基坑項(xiàng)目施工過(guò)程中，基坑變形的主要影響因素包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度、入土深度、支撐或錨桿道數(shù)和預(yù)應(yīng)力、主體的變形模量這4 個(gè)因素，其中以圍護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度、支撐或錨桿道數(shù)和預(yù)應(yīng)力因素尤為突出。

4 控制深基坑變形的措施

4.1 選擇基坑支護(hù)方案

（1）水泥土攪拌樁技術(shù)。從目前來(lái)看，中國(guó)5m 以內(nèi)基坑的首選支護(hù)形式是水泥土攪拌樁技術(shù)。水泥土攪拌樁技術(shù)適用于多種地質(zhì)條件，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，既能擋土又能擋水，在實(shí)際施工過(guò)程中有時(shí)還會(huì)和鉆孔灌注樁合用。

（2）土釘墻技術(shù)。土釘墻技術(shù)用料少、施工快、工程量小，對(duì)場(chǎng)地土層適應(yīng)性也比較強(qiáng)，是一種原位土加筋和強(qiáng)化的技術(shù)。較之其他技術(shù)，土釘墻技術(shù)可以隨著基坑開(kāi)挖逐層分段作業(yè)，當(dāng)基坑開(kāi)挖完成時(shí)即可做好土釘墻，但并不適合在軟土、松砂土或地下水豐富的情況下應(yīng)用。

（3）鉆（沖、挖）孔樁、沉管灌注樁或鋼筋混凝土預(yù)制樁。該方案比較適合5m～10m 的深軟土基，如有必要，還可在基坑內(nèi)加內(nèi)支撐。如果需要防滲止水，則可輔以深層攪拌樁，有時(shí)也可應(yīng)用鋼板樁或H 型鋼樁。

（4）地下連續(xù)墻。對(duì)于大于10m 或周邊有非常重要的建筑物、地鐵的基坑，或是周邊有其他重要設(shè)施需嚴(yán)格控制基坑變形時(shí)，技術(shù)人員與施工人員往往會(huì)選擇地下連續(xù)墻方案。地下連續(xù)墻，既可作為擋土墻也可兼作地下室的外墻，在應(yīng)用中既可縮短基坑開(kāi)挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)大面積暴露的時(shí)間，又可改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，從而起到大大增強(qiáng)其剛度的作用。如此一來(lái)，支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形問(wèn)題以及其對(duì)相鄰設(shè)施的影響會(huì)大大減少，工程總造價(jià)也會(huì)大大降低?？偠灾叵逻B續(xù)墻是一種先進(jìn)的施工作業(yè)方法[1]。

（5）其他一些支護(hù)結(jié)構(gòu)。近些年來(lái)，國(guó)際上又相繼出現(xiàn)了其他的一些支護(hù)技術(shù)，其造價(jià)比普通的樁墻低，且可應(yīng)用于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。具體包括閉合或非閉合擋土拱圈、連拱式支護(hù)結(jié)構(gòu)、樁-拱圍護(hù)體系以及拱形水泥土槽壁結(jié)構(gòu)等。

4.2 時(shí)空效應(yīng)原理的應(yīng)用

有專家學(xué)者在土體流變性的基礎(chǔ)上提出時(shí)空效應(yīng)理論，分層、分塊、限時(shí)、對(duì)稱、平衡是其主要施工原則。具體方案如下：第一，依據(jù)基坑工程規(guī)模、幾何尺寸、支撐形式、開(kāi)挖深度以及地基加固條件，提出詳細(xì)的且具有可操作性得土方開(kāi)挖分層與分塊方案；第二，在這一過(guò)程中，開(kāi)挖時(shí)間與無(wú)支撐暴露時(shí)間需加以限時(shí)，每次開(kāi)挖時(shí)支撐體系的力學(xué)平衡也應(yīng)得到保證[2]。

4.3 充分利用信息技術(shù)

4.3.1 有效監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行深基坑支護(hù)施工時(shí)，需對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)樁墻頂位移、傾斜、應(yīng)力以及支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力、錨桿錨固力、土壓力、土體孔隙水壓力等加以監(jiān)測(cè)。

4.3.2 及時(shí)監(jiān)測(cè)周邊環(huán)境

為及時(shí)捕捉到開(kāi)挖各工況下的信息，施工人員需對(duì)臨近建筑物的沉降、臨近道路和地下管線的沉降、邊坡土體的位移和沉降加以監(jiān)測(cè)，同事還需對(duì)地下水位進(jìn)行測(cè)試，對(duì)裂縫加以觀察。

4.3.3 適當(dāng)加固土體

對(duì)于一些無(wú)法滿足要求的基坑變形，施工人員需適當(dāng)加固相應(yīng)的土體，如通過(guò)注漿加固基坑周?chē)耐馏w來(lái)減少周?chē)ㄖ?、地鐵、管道側(cè)移。為提高基底土的強(qiáng)度，達(dá)到改善變形特性的目的，施工人員可采用壓力灌漿、水泥攪拌樁、石灰樁來(lái)加固基坑底土體[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

受眾多因素的影響，深基坑開(kāi)挖會(huì)產(chǎn)生較大的變形，進(jìn)而威脅到基坑的安全性，還會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境帶來(lái)一定的危害。對(duì)此，論文總結(jié)了建筑工程項(xiàng)目中深基坑變形的基本特征，并據(jù)此分析了基坑變形的影響因素，根據(jù)自己的工作實(shí)踐提出了相應(yīng)的控制變形措施，以期為建筑工程深基坑的設(shè)計(jì)和施工提供參考意見(jiàn)。