上海軟土深基坑有支撐暴露變形研究

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1、上海軟土深基坑有支撐暴露變形研究摘要：軟土地區(qū)深基坑的變形控制和治理問題已經(jīng)成了目前巖土工程中一個十分熱點的課題。大量工程實踐證明：軟土地區(qū)有支撐暴露對基坑變形的影響不容忽視。本文結(jié)合上海地鐵某車站基坑，對有支撐暴露時間及其發(fā)生的變形進行了對比分析。結(jié)果表明：有支撐暴露變形在整個開挖過程中是非常可觀的，需引起足夠重視。最后提出了一系列控制有支撐暴露變形的施工措施，可以為類似工程提供有益的借鑒。關(guān)鍵詞：軟土深基坑；有支撐暴露；變形控制0引言城市基坑工程通常處于房屋和生命線工程的密集地區(qū)，為保護周圍已有建

2、筑物的正常使用和安全，不僅要求基坑支護結(jié)構(gòu)具有足夠的強度以保證基坑本身安全，而且對于變形也提出了嚴格限制。尤其上海軟土地區(qū)的深基坑工程，很多情況下變形控制往往起決定性作用，因此基坑的變形控制和治理問題已經(jīng)成了目前地下工程中一個十分熱點的課題?；幼冃伟磿r間順序可分為：前期變形（基坑開挖前的變形）、開挖期間的變形（基坑開挖至底板施工完畢期間的變形）、后期變形（底板澆搗后的變形）。其中開挖階段安全問題最突出、變形最大，此階段變形控制是深基坑變形控制的重點。目前上海市大部分深基坑工程都采用劉建航院士提出的時

3、空效應(yīng)施工方法，采用分層、分段、對稱、平衡開挖方法和隨挖隨撐，按規(guī)定時限施加預(yù)應(yīng)力，減少基坑暴露時間的支撐方法。對于每小塊土體，根據(jù)其相應(yīng)支撐軸力的施加狀態(tài)，可將施工時間分為無支撐暴露時間和有支撐暴露時間；其變形分為無支撐暴露變形和有支撐暴露變形。目前基坑的無支撐暴露變形研究較多，相關(guān)應(yīng)對措施較為成熟；對于基坑有支撐暴露變形研究較少，但從大量基坑工程中發(fā)現(xiàn)，有支撐暴露變形在基坑開挖過程中不容忽視，在一定情況下可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕[患。本文結(jié)合實際工程，對基坑工程有支撐暴露變形作了研究，以期對今后的工程有一定

4、借鑒。1基坑變形的時間效應(yīng)上海地區(qū)地表下30m深度以內(nèi)的地層多屬軟弱的粘性土，其特點為強度低、含水率高、有很大的流變性，尤以深基坑下部所處的淤泥質(zhì)粘土的流變性為大。由淤泥質(zhì)粘土的蠕變試驗結(jié)果可知[1]，加載后各應(yīng)力水平下該層土在24h以內(nèi)都是變形的高速發(fā)展期；隨后進入變形的穩(wěn)定發(fā)展期，蠕變速率遠低于前一階段的發(fā)展；且隨應(yīng)力的增大這兩個階段的速率都會相應(yīng)增加。由于擋墻的變形是同地層的蠕變分不開的，相應(yīng)的擋墻變形也分為兩個階段：即前24h的變形（開挖和支撐架設(shè)期間一般處于這段期間）和后期穩(wěn)定發(fā)展的變形（主

5、要是支撐完成后的放置期間）。因此一般要求每塊土體開挖及支撐時間應(yīng)控制在24h以內(nèi)，減少基坑暴露時間，從而減少蠕變的影響。1.1無支撐暴露變形圍護結(jié)構(gòu)無支撐暴露時間指分塊土體開挖至被動區(qū)土體不足以阻止圍護結(jié)構(gòu)變形時起，到對應(yīng)位置的支撐施加預(yù)應(yīng)力完畢止的一段時間。包括兩部分：墻后土體開挖時間和對應(yīng)支撐架設(shè)及施加預(yù)應(yīng)力時間。無支撐暴露時間階段基坑擋墻變形的影響因素很多，包括卸載引起的瞬間施工變形、土體蠕變引起的變形和坑外施工超載引起的變形等。這段期間由于支撐沒有架好，坑底土體的應(yīng)力水平相對較高，使得土體在較

6、高應(yīng)力水平下經(jīng)歷蠕變的高速發(fā)展階段。因此無支撐暴露變形時間的長短與擋墻的變形關(guān)系密切。時空效應(yīng)理論中對各種基坑的開挖方式和參數(shù)均作了詳盡的規(guī)定并且提供了計算方法。具體參數(shù)參見上海地鐵基坑工程施工規(guī)程（SZ-08-2000）。1.2有支撐暴露變形圍護結(jié)構(gòu)有支撐暴露時間指圍護結(jié)構(gòu)在一層土體開挖、支撐完畢至下一層土體開挖之間的時間。有支撐暴露變形即基坑支護結(jié)構(gòu)有支撐暴露期間的變形。有支撐暴露時間內(nèi)擋墻的變形主要是土體蠕變引起的變形，這個階段由于支撐已完成（多數(shù)預(yù)加軸力），坑底被動區(qū)土體的應(yīng)力水平相對降低，土

7、體進入了穩(wěn)定的蠕變變形階段。墻體變形是變形速率和變形時間兩者的函數(shù)，因此變形與時間有密切關(guān)系的，只是不如無支撐暴露變形那么明顯，如果有支撐暴露時間較長，累加的變形量值是相當可觀的。下面結(jié)合上海地鐵某車站分析有支撐暴露變形與開挖時間的關(guān)系。2工程實例分析2.1工程概況某車站，位于共和新路延長中路的交叉口西側(cè)地下，沿共和新路呈南北向布置，為地下二層島式車站。凈長226.6m，標準段寬17.6m。車站主體圍護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻厚度二側(cè)端頭井為800mm厚，29m；中間部分為地下連續(xù)墻800mm厚

8、，27m?；娱_挖深度，端頭井為16.84m，標準段為15.24m，采用四道Φ609鋼管支撐。標準段降水開挖，端頭井基坑底部注漿加固，加固范圍為坑底以下4m；基坑保護等級為二級。該車站主要涉及地層：①人工填土；②褐色～灰黃色粉質(zhì)粘土；③-1灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；③-2灰色粘質(zhì)粉土；③-3灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；④灰色淤泥質(zhì)粘土；⑤-1灰色粘土；⑤-2灰色粉質(zhì)粘土；⑥-1暗綠色粘土；⑦-1草黃色砂質(zhì)粉土。整個車站土層分布較均勻，分層界限明顯。車站標準段基底位于灰