軟土地區(qū)深基坑施工引起的變形及控制分析

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)軟土地區(qū)深基坑施工引起的變形及控制分析軟土地區(qū)深基坑施工引起的變形及控制分析摘要：軟土地區(qū)深基坑的施工往往伴隨著極強的環(huán)境效應，基坑的開挖勢必引起周圍土體應力場的變化，可導致周圍地基土體產(chǎn)生較大的位移和變形，并將會導致周邊建筑物、道路、地下管線等重要設施產(chǎn)生不均勻沉降甚至發(fā)生開裂破壞，影響其正常的使用功能。因此，軟土地區(qū)的深基坑施工難度大、風險高。文章針對某些變形控制的關鍵因素進行了分析，研究了基坑變形因素，并提出了基坑變形的施工控制措施，對于指導深基坑施工具有重要意義。關鍵詞：軟土；深基坑；變形；控制由于深基坑開挖變形過大所帶來的事故時有發(fā)生，在市區(qū)為保護鄰近建筑物、地鐵、地下管線、道路等設施的安全，對基坑的變形做出嚴格的限制?；庸こ滩粌H要保證圍護結構本身的安全，還要保證周圍建筑物的安全和正常使用，因此，基坑工程變形控制研究越來越得到重視。1深基坑變形機理基坑支護結構除滿足強度要求外，還需滿足變形要求，在軟土地區(qū)，后者往往占主導地位?；庸こ痰淖冃沃饕蓢o結構位移、周圍地表沉降及基坑底部土體隆起三部分組成。深基坑開挖過程中，開挖面上因土體開挖而卸載，因此引起基坑底部土體產(chǎn)生以向上為主的位移，圍護結構在兩側壓力差作用下產(chǎn)生向基坑內(nèi)的水平位移和相應的土體變形，而周圍地表沉降主要來自圍護結構位移。這三者之間存在耦合關系，影響基坑變形的因素很復雜。1.1圍護結構變形基坑開挖導致圍護墻內(nèi)側原有的壓力被卸去，在基坑外側主動土壓力作用下，產(chǎn)生不平衡土壓力，進而使墻體產(chǎn)生位移和變形。對于懸臂圍護結構，墻體側向變形一般為墻體繞坑底以下的某點向基坑內(nèi)部傾斜，而墻頂位移最大，呈三角形分布。然而，隨著基坑的開挖，墻體的側向變形呈現(xiàn)出墻體腹部向坑內(nèi)凸起而墻頂位移基本不變的情況。尤其在軟土地區(qū)，由于圍護結構限制了坑外土體向坑內(nèi)的流動，因此，圍護結構變形是導致坑外地表沉降和深層土體移動的主要原因。1.2圍護結構后的地表沉降基坑開挖后周邊土體處于臨空狀態(tài)，原有的結構平衡遭到破壞，土體開始應力釋放容易發(fā)生滑動剪切破壞，地基土在原有荷載作用下產(chǎn)生新沉降；另外，基坑開挖降水引起周邊地下水位下降，形成以抽水井點為中心的降水漏斗，由于基坑周邊土層地下水位降低，土體中的孔隙水壓力消散，直接導致土體中有效應力增加，土體產(chǎn)生了新的固結沉降。地表沉降的分布形式可近似歸納為“三角形”和“拋物線”兩種，前者最大沉降點位于基坑邊，后者最大沉降點離基坑邊有一定距離?；又胁扛浇拭娴牡乇沓两登€可能是“三角形”也可能是“拋物線”，而基坑角點附近由于受到另一側圍護結構的支撐作用，其沉降分布形式常常為“拋物線”?；又胁扛浇拭娴某两捣植记€曲率較大，即在這個區(qū)域內(nèi)不均勻沉降較大。1.3基坑底部的回彈和隆起基坑底部的回彈和隆起是由于原有垂直方向應力狀態(tài)突然改變而造成的結果，開挖基坑時會引起底部變形的原因主要有兩方面：一是由于在消除了基坑內(nèi)土體自重應力作用后，坑底土體回彈；二是由于基坑周圍土體在自重作用下對土體進行擠壓以及水平向擠壓土體，使得坑底土體隆起。在不同的基坑中，引起的變形形式也有所不同，在窄而淺的基坑中，底部隆起一般為中間大、兩邊小，在較寬的基坑中，底部隆起最大位置在距墻體一定距離處，基坑中心的隆起量較小。2基坑變形的施工影響因素2.1開挖深度和寬度的影響隨著基坑開挖深度和寬度的增大，基坑圍護結構的變形愈發(fā)明顯，同時，墻體的彎矩也明顯增大。因此，在實際工程中，為了保證墻體安全，應及時支撐架設以實現(xiàn)對基坑的有效控制。2.2支撐與開挖順序的影響在開挖基坑時可采用兩種方式，分別為“先撐后挖”和“先挖后撐”。前者建造圍護結構之后，使土體在約束狀態(tài)下進行卸載；而后者則是先卸載土體再加約束維護結構。實踐表明，采用“先挖后撐”方式開挖基坑更易造成圍護結構增加最大水平位移。2.3基坑開挖空間效應的影響基坑開挖空間效應可以概括為：主動土壓力的分布與水平位移情況相反，而被動土壓力則與水平位移情況相同?；哟怪狈较蛏?，在基坑底面出現(xiàn)圍護結構的最大水平位移。而沿基坑邊的方向上，位移特征則呈現(xiàn)拐角處較小、中間偏大的情況。隨著基坑長寬比的增大，圍護結構長邊的最大水平位移不斷增大，那么空間效應也隨之不斷減弱。2.4其他方面的影響①在基坑邊緣堆放大量的建筑材料、從基坑中開挖的土方或者在邊緣搭建臨時建筑都會使基坑支護結構產(chǎn)生附加壓力，增大支護結構的變形。②挖土機械停留在支護結構附近反鏟挖土時，支護結構所承受的壓力會大大增加，可能會超出設計計算的安全儲備，從而造成支護結構的大變形。③在開挖過程中，挖土機械會碰撞支護撞墻以及支護系統(tǒng)，這會造成支護系統(tǒng)的破壞，從而引起支護結構的位移。④如果開挖過程中，開挖過快且高差過大，會破壞土體的平衡狀態(tài)，降低土體的抗剪強度，甚至造成土體的位移引起滑坡。⑤如果相鄰基坑同時施工，一方基坑進行開挖，另一方基坑打樁，打樁過程中產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力將造成嚴重的擠土作用，使相鄰基坑的支護樁和工程樁受到嚴重影響造成位移。⑥在支撐設施拆除前若未采取換撐措施，支撐拆除后將引起圍護結構的較大變形，甚至造成失穩(wěn)破壞。3基坑變形的施工控制措施3.1采取正確的開挖方法注意不同的基坑選擇不同的施工方法，圓形坑可用環(huán)形支撐，長條形坑可分層、分段對稱開挖，邊挖邊撐，并將每小段的支撐施工時間限制在一定范圍之內(nèi)；中心島法開挖，中間留著的土起壓重作用，可與分層開挖相配合。3.2根據(jù)地質(zhì)條件，采取加固措施當確實難以滿足開挖要求時，可適當加固坑邊及坑底的軟土體。坑外側的加固可呈階梯形，重點加固下部；側壁應在坑下底部范圍內(nèi)分條加固，并配以跟蹤注漿，有利于減小墻體的變形，同時側墻和側底在一定范圍內(nèi)的加固也可以減小墻體的變形。3.3注意基坑工程的時空效應先挖掉中間一塊，做好支撐，然后再挖周邊，可以縮短支撐時間。施工過程應該把注意力放在防止過大的變形使支撐彎曲或折斷上；防止基腳處黏土的破壞及流砂使上部土塌落；防止承壓水壓力大導致底板黏土層及防止卸荷后基底隆起。施工過程中要做好開挖與支撐的緊密配合，頭道支撐的施工一定要及時。3.4注意基坑排水地下水對開挖穩(wěn)定性有著重要的影響，因此，地下水是開挖過程中必須考慮的重要因素采取有效的地下水處理措施，通常做法是降低地下水水位與隔離地下水。施工中做好排水與防滲工作，抽水降低承壓水頭，必要時，可進行坑底加固，雨季施工排水尤為重要。3.5加強基坑變形監(jiān)測，實施動態(tài)施工實施動態(tài)施工是處理基坑開挖變形的較好途徑。基坑設計屬于采用定值的靜態(tài)設計，但基坑開挖過程中，最大的特點是動。施工過程中，土的應力支護變形以及土體變形都是在不斷變化的，這就導致了施工實際情況與設計的差別。通過現(xiàn)場監(jiān)測，及時對設計方案根據(jù)現(xiàn)場情況進行更改。4結語深基坑工程在巖土工程中作為一個高難度和高風險的巖土的課題，在基坑的開挖和維護中面臨的問題具有高度的不確定性和復雜性。如何有效控制和預防基坑圍護機構的變形至關重要，因此，為保證深基坑的經(jīng)濟性及安全性，需