摘 要：本文以實際工程為研究對象，介紹了某軟土地區(qū)超寬深基坑的基礎條件和支護結構設計要點，然后采用監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的研究方法，對存在軟土地層的超寬深基坑支護結構應力變形規(guī)律進行了深入研究，研究結果表明，軟土地層會增加支護結構所受主動土壓力，使支護結構變形量增加，同時內支撐結構軸力增加?；颖O(jiān)測數(shù)據(jù)表明，研究背景中所采用的支護樁+止水帷幕+內支撐的支護體系能夠抵御軟土地層對基坑工程的影響，保障基坑工程的安全性。本文研究內容對軟土地區(qū)超寬深基坑工程具有一定借鑒意義。

關鍵詞：軟土地層；深基坑；超寬基坑；監(jiān)測數(shù)據(jù)分析；內支撐

中圖分類號：TU 75" " " " " 文獻標志碼：A

隨著城市化進程的加快和建筑工程技術的不斷發(fā)展，城市內建設用地越來越緊張，因此為滿足城鎮(zhèn)居民需求，需要在各類環(huán)境中進行建設活動[1]。為滿足居民需求，需要在一些存在建筑空間狹小、不良地質體、周圍環(huán)境要求高等問題的環(huán)境下進行建設開發(fā)，而如何在此類環(huán)境中進行建筑開發(fā)是現(xiàn)階段建筑行業(yè)發(fā)展的一個重難點問題[2]。尤其在我國部分城市存在軟土類地質不良問題，具有變形量大、承載力差等缺點，這些是影響基坑安全的重要因素之一[3]。而道路工程的建設過程會出現(xiàn)一些寬度較大的基坑工程，超寬基坑由于開挖面積較大，對基坑支護結構所產(chǎn)生的主動土壓力較大，因此對支護結構穩(wěn)定性要求較高。本文以實際工程為研究對象，深入分析軟土環(huán)境下的超寬基坑支護結構應力變形規(guī)律，以期為后續(xù)相關基坑工程提供借鑒。

1 工程概況

某城市內道路工程有一段長約230m的隧道段，根據(jù)建設需求，主線隧道主要為雙向四車道，匝道接入段為雙向六車道，隧道采用明挖法施工。開挖深度為13m，局部達16m以上?；诱w寬度最小處為35.14m，最大處為56.00m，隧道整體采用直立開挖的施工模式，采用支護樁和內支撐的支護模式，保障基坑工程安全。

工程地質條件：根據(jù)勘探結果，構成場地地基土的主要是表層填土，其下為淤泥質粉質黏土，中下部為一般沉積的粉質黏土、粉質黏土夾黏質粉土、粉砂、黏質粉土。場地土層分布及土性具體描述如下，土層物理力學性質見表1。

①層雜填土：雜色，大部分為灰土路基，少量為磚屑、碎石等建筑垃圾，平均厚度為1.28m。

②層淤泥質粉質黏土夾粉土：灰色，流塑，水平層理發(fā)育，局部夾薄層粉土，局部為軟塑～流塑粉質黏土，平均厚度為12.25m。

②1層粉質黏土：灰色，軟塑，干強度中等，中韌性，平均厚度為1.47m。

③層粉質黏土：灰黃色，可塑，干強度中等偏高、韌性中等偏高，中等壓縮性，中等強度偏高，平均厚度為4.32m。

④層粉質黏土夾黏質粉土：灰～灰黃色，可塑，粉質黏土為可塑狀態(tài)，局部軟塑，含少量鐵錳質物；質黏土與粉土呈夾層狀結構分布，粉土層厚為0.2～0.3m，平均厚度為4.57m。

⑤層粉質黏土：灰黃色，可塑，可見鐵錳質結核及青灰色鈣質團塊，干強度中等偏高、韌性中等偏高，中等壓縮性，中等強度偏高，平均厚度為2.37m。

⑥層粉質黏土：灰黃色，可塑，含較多青灰色鈣質條帶，干強度中等偏高、韌性中等偏高，中等壓縮性，中等強度偏高，干強度中等偏高、韌性中等偏高，中等壓縮性，中等強度偏高，平均厚度為2.48m。

⑦層粉質黏土：灰黃～黃褐色，硬塑，硬塑狀態(tài)為主，局部可塑狀態(tài)，局部在23m～25m左右夾薄層粉土，干強度高、韌性高，中等壓縮性，平均厚度為10.45m。

⑧層粉質黏土夾黏質粉土：灰黃色，可塑，粉質黏土為可塑狀態(tài)，局部軟塑，含少量鐵錳質物；黏質粉土為濕～很濕，稍密狀態(tài)，含石英碎屑及云母片，平均厚度為8.12m。

2 基坑支護結構設計

以匝道接入段為例，其基坑支護結構經(jīng)典斷面示意圖如圖1所示。本工程所采用的支護體系為支護樁+內支撐的形式，其中基坑工程圍護結構采用鉆孔灌注樁的形式。鉆孔灌注樁樁徑為0.6m，樁長為24～30m，鉆孔灌注樁外側設置?850@500三軸攪拌樁作為止水帷幕，止水帷幕的水泥摻量為15%。在鉆孔灌注樁頂設置一道1000mm×800mm混凝土圈梁，自上而下第一道橫撐采用800mm×600mm砼支撐，其他橫撐均采用鋼管支撐，鋼管支撐道數(shù)從1～3道不等。匝道接入段處，考慮到基坑寬度達到56m，橫向支撐均采用混凝土支撐，圍檁及豎向支撐的設置與SMW工法樁相同。

3 基坑變形監(jiān)測分析

為保障基坑工程安全性，本工程在支護結構施工過程中同步設置支護結構應力變形監(jiān)測，分別對基坑支護結構水平位移、內支撐軸力、基坑外土體沉降、基坑底部土體隆起等內容進行監(jiān)測。本文對匝道接入段的部分監(jiān)測點位從基坑開挖完成后120d內的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，明確軟土地區(qū)超寬深基坑應力變形規(guī)律。

3.1 支護樁水平位移

圖2為匝道接入段中變形量最大的支護樁監(jiān)測點位Z-2在基坑開挖完成后第30d、60d、90d、120d的樁身水平位移變化曲線，在基坑開挖完成后，基坑支護樁水平位移總體變形量基本不發(fā)生較大變化，但隨著支護結構發(fā)揮時間越長，基坑位移量逐漸增加。除此之外，基坑開挖深度為16.0m，此處軟土段深度為12.79m，根據(jù)變形規(guī)律可知，軟土使基坑支護樁水平變形量急劇增加，與下部土層相比，軟土層段基坑變形量增加約為300%，說明軟土地層對超寬深基坑支護結構安全性具有較大影響?；娱_挖深度下部支護樁出現(xiàn)一定程度的偏向基坑外側的位移，出現(xiàn)該情況的原因主要是支護樁作為剛體材料，上部土體發(fā)生向基坑內部的位移，則支護樁下部位移就會存在偏向基坑外側的變形趨勢。除此之外，本工程中支護樁最大位移多發(fā)生在頂部，基坑整體呈現(xiàn)向坑內凸出的形式，且在軟土層下，基坑變形量明顯縮小，說明軟土底層對基坑支護結構應力變形具有較大影響。

3.2 內支撐軸力分析

本研究對隧道接入段內支撐結構的軸力進行了監(jiān)測，第一道混凝土支撐軸力在施工完成后120d內的軸力變化見表2，其中，正值為拉應力，負值為壓應力?；炷林握w為壓應力，數(shù)值方面仍在合理范圍內，并未達到設計要求的危險警戒值。混凝土支撐能夠在開挖面積大、開挖深度大的情況下做到減少支護結構空間資源占用情況，提高圍護結構整體其強度、剛度的作用。從軸力監(jiān)測值看，本工程所設置的混凝土支撐結構發(fā)揮了自身作用，并在抵抗支護結構土壓力方面也發(fā)揮了很好的作用。

下部鋼支撐在基坑開挖完成后30d內的軸力詳細變化趨勢如圖3所示。根據(jù)監(jiān)測結果可知，壓力值均為負值，說明內支撐結構整體為壓應力，結合支護結構水平位移趨勢可知，內支撐軸力在合理范圍內，且根據(jù)檢測數(shù)據(jù)可知，整體軸力值在合理范圍內，并未達到危險警戒值，說明內支撐體系能夠完好的滿足基坑開挖需求[4]。根據(jù)鋼支撐軸力分布情況可知，鋼支撐ZC2位于軟土地層，ZC3位于下部穩(wěn)定地層，軟土地層會導致支護結構所受主動土壓力增加，使其向基坑內部運動的趨勢增加，導致支撐結構軸力明顯大于下部穩(wěn)定地層支撐軸力[5]。除此之外，第三層鋼支撐4個監(jiān)測點位的監(jiān)測數(shù)據(jù)整體較為分散，其原因是第三層鋼支撐距離地面較近，在基坑開挖完成后，隨即對基礎部分進行了施工，隨著施工進行，第三層鋼支撐所受影響較大，導致其應力分布較為分散且數(shù)值變化較大[6]。在監(jiān)測點ZC3-3位置得到的鋼支撐軸力突變較為嚴重，尤其12d和27d時，軸力發(fā)生了明顯突降，ZC2-4、ZC2-2在17d均出現(xiàn)了突變，事實表明，短暫的軸力突變并不會對基坑安全產(chǎn)生不利影響。本工程中支撐軸力突變可分為兩個部分，12d和17d時突變后，軸力比突變前發(fā)生了明顯下降，基礎施工引起的回填效應使圍護結構所受土壓力發(fā)生了一定變化，27d時的突變前后軸力值基本保持一致，此處主要是基坑施工過程大型機械荷載的短時作用所致。

3.3 坑外土體沉降

基坑施工完成后，基坑周邊土體沉降曲線如圖4所示，結合基坑支護結構水平位移量可知，工程中基坑開挖所產(chǎn)生的土體卸荷作用導致的土體變形量整體較小，最大沉降量小于0.6mm。本工程支護結構自身變形量比同類工程小，基坑開挖過程中土體的變形實質上是土體卸荷所引起的土體應力重分布，在重分布的過程中，以變形的形式抵抗應力變化[7-8]?；油獠考暗撞客馏w實質上為統(tǒng)一整體，在支護結構的作用下，側壁變形量較小，同時基坑開挖完成后即開始隧道的施工，底部隆起量同樣較小，因此導致基坑周圍的土體整體變形較小。圖4所示基坑外土體變形并無明顯規(guī)律性分布，說明本工程所采用的支護結構體系能夠滿足工程建設需求。

4 結論

為進一步明確軟土地層對超寬深基坑開挖的影響，本文以實際案例為研究對象，分析了研究對象的支護結構效果，得出以下結論。1）與一般地層相比，軟土底層大大增加了基坑支護結構向基坑內變形的趨勢，同時還會增加內支撐結構軸力，對基坑支護結構安全性要求更高。2）研究背景中所選用的支護樁+內支撐的支護體系可以滿足工程建設需求，基坑開挖過程中所產(chǎn)生的位移、沉降以及支撐體系軸力等均在合理范圍內。本研究內容對軟土地層超寬深基坑的開挖支護具有一定借鑒意義。

參考文獻

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