無加固軟土深基坑有支撐暴露變形分析

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1、無加固軟土深基坑有支撐暴露變形分析【摘要】給出了深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐暴露變形的定義，分析了有支撐暴露變形的影響因素。通過對實(shí)測數(shù)據(jù)的分析得出了無加固深基坑有支撐暴露變形與時間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)合工程實(shí)踐，給出了有支撐暴露變形的控制方法?！娟P(guān)鍵詞】深基坑有支撐暴露變形控制1引言上海地區(qū)土質(zhì)軟弱，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、高靈敏度高壓縮性、低密度、低強(qiáng)度、低滲透性等特性，其流變性顯著。在這種土層中進(jìn)行深基坑施工具有很大的風(fēng)險性。其風(fēng)險主要表現(xiàn)在：深基坑自身的風(fēng)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(fēng)險主要與深基坑施工工程中的變

2、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(hù)結(jié)構(gòu)變形按時間順序可分為：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(yīng)力、圍護(hù)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安全問題最突出、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(diǎn)。深基坑采用分層開挖。對于每小塊土體，根據(jù)其相應(yīng)支撐軸力的施加狀態(tài)，可將其施工時間分為無支撐暴露時間和有支撐暴露時間。相應(yīng)地，其變形亦可分為無支撐暴露變形和有支撐暴露變形。2開挖階段變形基坑開挖是一個土體應(yīng)力釋放過程，此

3、過程打破了原有地層的應(yīng)力平衡體系，擾動后的土體進(jìn)步流變和固結(jié)?；又ёo(hù)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?；拥拈_挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形除決定于圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身力學(xué)特性和土層參數(shù)外，還與施工參數(shù)(開挖時間及空間尺寸、形狀)密切相關(guān)。①開挖后因卸載而引起的土體應(yīng)力隨時間變化而變化，圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)亦隨之變化，圍護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形逐漸增大；基坑的安全性隨著時間的發(fā)展而逐漸降低；②土體的變形隨時間的發(fā)展而增大，土體及圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形發(fā)展貫穿于基坑施工的全過程；③土體的位移與開挖的空間形狀、尺寸密切相關(guān)。時間效應(yīng)和空間效應(yīng)是耦合的，兩者的共同作用影響著支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)及變形發(fā)生

4、的時間的不同，可將開挖階段變形分為兩類：無支撐暴露變形和有支撐暴露變形。2．1無支撐暴露變形圍護(hù)結(jié)構(gòu)無支撐暴露時間是指分塊土體開挖至被動區(qū)土體不足以阻止圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形時起，到對應(yīng)位的支撐施加預(yù)應(yīng)力完畢止的一段時間。其中包括兩部分：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。所以為控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)無支撐暴露時間，應(yīng)分別控制此二部分的施工時間。為控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)無支撐暴露時間，需根據(jù)設(shè)計要求和實(shí)際施工條件確定施工工藝：考慮施工機(jī)械及施工技術(shù)條件、土體加固情況等，確定每步開挖的空間尺寸及圍護(hù)結(jié)構(gòu)無支撐暴露時間。時空效應(yīng)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)定并且提供了計算方法。具體參數(shù)可參見“

5、上海地鐵基坑工程施工規(guī)程(SZ-08-2000）”2．2有支撐暴露變形圍護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐暴露時間指維護(hù)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間。有支撐暴露變形即基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐暴露期間的變形?；邮┕すに嚊Q定了同一斷面兩次開挖必須間隔一定時間，即有支撐暴露時間。有支撐暴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。有支撐暴露變形主要與下列因素有關(guān)：暴露時間、開挖深度、支撐軸力及加固情況。以下將以上海地鐵一號線北延伸段延長路站為例，著重分析有支撐暴露變形與開挖時間的關(guān)系。3有支撐暴露變形分析3．1工程概況延長路車站，位于共和新路延長中路的交

6、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。本車站基坑工程等級為二級。車站凈長226．6m，標(biāo)準(zhǔn)段寬17．6m。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻厚度二側(cè)端頭為800mm厚，深度29m；中間部分為地下連續(xù)墻800mm厚，深度27m。基坑開挖深度，端頭井為16．84m，車站標(biāo)準(zhǔn)段為15．24m。標(biāo)準(zhǔn)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。延長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。整個車站土

7、層分布較均勻，分層界限明顯。車站標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)段地下連續(xù)墻底為位于暗綠色粘土層中，端頭井地下墻進(jìn)入⑦1—1。延長路車站墻體的斜點(diǎn)布置圖如圖1。3．2有支撐暴霹變形估算延長路車站墻體測斜點(diǎn)布置圖3．2．1有支撐暴露變形與總變形的關(guān)系有支撐暴露變形與時間密切相關(guān)，一下按開挖總時間將各個測斜斷面進(jìn)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。由于開挖施