無加固軟土深基坑有支撐暴露變形分析

Word版本，下載可自由編輯無加固軟土深基坑有支撐暴露變形分析1引言

上海地區(qū)土質(zhì)懦弱，地下30m深度以內(nèi)的地層多屬流塑和軟塑粘土。土質(zhì)具有高含水量、高敏捷度高壓縮性、低密度、低強度、低滲透性等特性，其流變性顯著。在這種土層中舉行深基坑施工具有很大的風險性。其風險主要表現(xiàn)在：深基坑自身的風險、深基坑施工對周圍環(huán)境的影響。

在保證深基坑整體穩(wěn)定的前提下，深基坑施工的風險主要與深基坑施工工程中的變形控制有關(guān)。變形控制已成為深基坑設(shè)計和施工過程中最主要的考慮因素之一。

深基坑圍護結(jié)構(gòu)變形按時光挨次可分為：前期變形(基坑開挖前的變形)、開挖期間的變型(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)。其中開挖階段被動區(qū)土體應力、圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及支撐軸力等參數(shù)均很高，因此此階段是基坑施工中平安問題最突出、變形最大的階段。開挖階段變形控制是深基坑變形控制的重點。

深基坑采納分層開挖。對于每小塊土體，按照其相應支撐軸力的施加狀態(tài)，可將其施工時光分為無支撐裸露時光和有支撐裸露時光。相應地，其變形亦可分為無支撐裸露變形和有支撐裸露變形。

2開挖階段變形

基坑開挖是一個土體應力釋放過程，此過程打破了原有地層的應力平衡體系，擾動后的土體長進流變和固結(jié)。基坑支護結(jié)構(gòu)在坑內(nèi)外土體的不平衡壓力作用下向坑內(nèi)移動。

基坑的開挖過程中圍護結(jié)構(gòu)變形除打算于圍護結(jié)構(gòu)自身力學特性和土層參數(shù)外，還與施工參數(shù)(開挖時光及空間尺寸、外形)密切相關(guān)。①開挖后因卸載而引起的土體應力隨時光變化而變化，圍護結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)亦隨之變化，圍護結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形逐漸增大；基坑的平安性隨著時光的進展而逐漸降低；②土體的變形隨時光的進展而增大，土體及圍護結(jié)構(gòu)變形進展貫通于基坑施工的全過程；③土體的位移與開挖的空間外形、尺寸密切相關(guān)。時光效應和空間效應是耦合的，兩者的共同作用影響著支護結(jié)構(gòu)的變形。

按照支護結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)及變形發(fā)生的時光的不同，可將開挖階段變形分為兩類：無支撐裸露變形和有支撐裸露變形。

2.1無支撐裸露變形

圍護結(jié)構(gòu)無支撐裸露時光是指分塊土體開挖至被動區(qū)土體不足以阻擋圍護結(jié)構(gòu)變形時起，到對應位的支撐施加預應力完畢止的一段時光。其中包括兩部分：墻后土體開挖時光和對應支撐架設(shè)及施加預應力時光。所以為控制圍護結(jié)構(gòu)無支撐裸露時光，應分離控制此二部分的施工時光。

為控制圍護結(jié)構(gòu)無支撐裸露時光，需按照設(shè)計要求和實際施工條件確定施工工藝：考慮施工機械及施工技術(shù)條件、土體加固狀況等，確定每步開挖的空間尺寸及圍護結(jié)構(gòu)無支撐裸露時光。

時空效應理論中對各種基坑的開挖方式和參數(shù)均做了詳盡的規(guī)定并且提供了計算辦法。詳細參數(shù)可參見“上海地鐵基坑工程施工規(guī)程(SZ-08-2000）”

2.2有支撐裸露變形

圍護結(jié)構(gòu)有支撐裸露時光指維護結(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一段時光。有支撐裸露變形即基坑支護結(jié)構(gòu)有支撐裸露期間的變形。

基坑施工工藝打算了同一斷面兩次開挖必需間隔一定時光，即有支撐裸露時光。有支撐裸露期間用于溫度變化、主被動xE~體流變、施工擾動等因素作用，基坑擋墻必將產(chǎn)生變形。有支撐裸露變形主要與下列因素有關(guān)：裸露時光、開挖深度、支撐軸力及加固狀況。以下將以上海地鐵一號線北延長段延伸路站為例，著重分析有支撐裸露變形與開挖時光的關(guān)系。

3有支撐裸露變形分析

3.1工程概況

延伸路車站，位于共和新路延伸中路的交錯口西側(cè)地下，沿共和新路呈南北向布置，為地下二層島式車站。

本車站基坑工程等級為二級。車站凈長226.6m，標準段寬17.6m。車站主體圍護結(jié)構(gòu)采納地下連

續(xù)墻，地下延續(xù)墻厚度二側(cè)端頭為800mm厚，深度29m；中間部分為地下延續(xù)墻800mm厚，深度27m?；娱_挖深度，端頭井為16.84m，車站標準段為15.24m。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。

延伸路車站主要涉及地層：①人工填土②褐色—灰黃色粉質(zhì)粘土③1灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土③2灰色粘質(zhì)粉土③3灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土④灰色淤泥質(zhì)粘土⑤l-1灰色粘土⑤1-2灰色粉質(zhì)粘土⑥1暗綠色粘土⑦1-1草黃色砂質(zhì)粉土。囫圇車站土層分布較勻稱，分層界限顯然。車站標準段基底位于灰色淤泥質(zhì)泥土層中；端頭井亦位于該層中。標準段地下延續(xù)墻底為位于暗綠色粘土層中，端頭井地下墻進入⑦1—1。

3.2有支撐暴霹變形估算

延伸路車站墻體測斜點布置圖

3.2.1有支撐裸露變形與總變形的關(guān)系

有支撐裸露變形與時光密切相關(guān)，一下按開挖總時光將各個測斜斷面舉行分類：

(1)約15d。圖2為10號測斜孔開挖期間變形曲線，開挖總歷時13d。因為開挖施工總時光較短因此有支撐裸露變形亦較小。有支撐裸露變形約占開挖期間總變形的1／3。

(2)約30d。圖3、圖4分離為3號、18號測斜孔開挖期間變形曲線，其中3號孔開挖總歷時36天，18號孔開挖歷時30天。此處施工速度比較常見，基本保持一周一層土。有支撐裸露變形約占開挖期間總變形的1／2。

(3)大于45d。圖5、圖6分離為4號、20號壩蝌孔開挖期間變形曲線，其中4號孔及20號孔的開挖總歷時均為55天。此斷面處開挖施工不延續(xù)，有支撐裸露時光較長。有支撐裸露變形約占開挖期間總變形的3／4。

圖54號測斜孔變形曲線

圖620號測斜孔變形曲線

由上述分析可知：開挖時光對有支撐裸露變形的影響可以近似以30~35d為界，普通若開挖時光很短(如15d)，則有支撐裸露變形較小，為開挖變形的1／3；若開挖時光為30~40d，則有支撐裸露變形與開挖變形基本相當；而當開挖時光很長(如大于45d)，則有支撐裸露變形將顯著增強，顯然大于開挖變形。

3.2.2有支撐裸露變形與時光的相關(guān)關(guān)系

對上述圖2～圖6舉行收拾，可得出有支撐裸露的最大變形與基坑施工(至底板)時光的相關(guān)關(guān)系，如圖7。

圖7有支撐裸露變形與時光的相關(guān)關(guān)系

由圖7可知，有支撐裸露的最大變形與基坑施工時光近似成線性關(guān)系：

y=O.79x-2.63

式中，y為有支撐裸露變形；x為基坑施工(至底板)時光。

4有支撐裸露變形控制

深基坑變形控制貫通于施工的全過程。按照以上分析，可將深基坑變形控制分為兩部分，即：無支撐裸露變形控制和有支撐裸露變形控制。其中無支撐裸露變形控制主要利用控制其施工參數(shù)，如開挖寬度、開挖時光、支撐時光、支撐軸力等等。

由上述分析可知，有支撐裸露變形與時光直接相關(guān)，因此為控制有支撐裸露變形應盡量縮短有支撐裸露時光。另外，有支撐裸露期間因為溫度變化、施工擾動、主被動區(qū)土壓力變化、支撐應力功松弛等緣由，導致支撐軸力損失。因此控制有支撐裸露變形還應在基坑有支撐裸露期間按要求復加支撐軸力。復加支撐軸力控制標準有應力控制標準和變形控制標準。應力控制即當支撐軸向應力損失達到某一閥值時，舉行軸力復加。位移控制即當支撐端點位移(目附應的維護結(jié)構(gòu)位移)變化達到某一閥值時，舉行軸力復加。實踐中可按照基坑變形控制的要求制訂應力和位移閥值，須要時采納復合控制標準。

5結(jié)論

(1)有支撐裸露變形是深基坑開挖階段變形的重要組成部分，在深基坑變形控制