文档介绍：软土地区深基坑施工引起的变形及控制分析
软土地区深基坑施工引起的变形及控制分析
摘要:软土地区深基坑的施工往往伴随着极强的环境效应,基坑的开挖势必引起周围土体应力场的变化,可导致周围地基土体产生较大的位移和变形,并将会导致周边建筑物、道路、地下管线等重要设施产生不均匀沉降甚至发生开裂破坏,影响其正常的使用功能。因此,软土地区的深基坑施工难度大、风险高。文章针对某些变形控制的关键因素进行了分析,研究了基坑变形因素,并提出了基坑变形的施工控制措施,对于指导深基坑施工具有重要意义。
关键词:软土;深基坑;变形;控制
由于深基坑开挖变形过大所带来的事故时有发生,在市区为保护邻近建筑物、地铁、地下管线、道路等设施的安全,对基坑的变形做出严格的限制。基坑工程不仅要保证围护结构本身的安全,还要保证周围建筑物的安全和正常使用,因此,基坑工程变形控制研究越来越得到重视。
1深基坑变形机理
基坑支护结构除满足强度要求外,还需满足变形要求,在软土地区,后者往往占主导地位。基坑工程的变形主要由围护结构位移、周围地表沉降及基坑底部土体隆起三部分组成。深基坑开挖过程中,开挖面上因土体开挖而卸载,因此引起基坑底部土体产生以向上为主的位移,围护结构在两侧压力差作用下产生向基坑内的水平位移和相应的土体变形,而周围地表沉降主要来自围护结构位移。这三者之间存在耦合关系,影响基坑变形的因素很复杂。

基坑开挖导致围护墙内侧原有的压力被卸去,在基坑外侧主动土压力作用下,产生不平衡土压力,进而使墙体产生位移和变形。对于悬臂围护结构,墙体侧向变形一般为墙体绕坑底以下的某点向基坑内部倾斜,而墙顶位移最大,呈三角形分布。然而,随着基坑的开挖,墙体的侧向变形呈现出墙体腹部向坑内凸起而墙顶位移基本不变的情况。尤其在软土地区,由于围护结构限制了坑外土体向坑内的流动,因此,围护结构变形是导致坑外地表沉降和深层土体移动的主要原因。

基坑开挖后周边土体处于临空状态,原有的结构平衡遭到破坏,土体开始应力释放容易发生滑动剪切破坏,地基土在原有荷载作用下产生新沉降;另外,基坑开挖降水引起周边地下水位下降,形成以抽水井点为中心的降水漏斗,由于基坑周边土层地下水位降低,土体中的孔隙水压力消散,直接导致土体中有效应力增加,土体产生了新的固结沉降。
地表沉降的分布形式可近似归纳为“三角形”和“抛物线”两种,前者最大沉降点位于基坑边,后者最大沉降点离基坑边有一定距离。基坑中部附近剖面的地表沉降曲线可能是“三角形”也可能是“抛物线”,而基坑角点附近由于受到另一侧围护结构的支撑作用,其沉降分布形式常常为“抛物线”。基坑中部附近剖面的沉降分布曲线曲率较大,即在这个区域内不均匀沉降较大。

基坑底部的回弹和隆起是由于原有垂直方向应力状态突然改变而造成的结果,开挖基坑时会引起底部变形的原因主要有两方面:一是由于在消除了基坑内土体自重应力作用后,坑底土体回弹;二是由于基坑周围土体在自重作用下对土体进行挤压以及水平向挤压土体,使得坑底土体隆起。在不同的基坑中,引起的变形形式也有所不同,在窄而浅的基坑中,底部隆起一般为中间大、两边小,在较宽的基坑中,底部隆起最大位置在距墙体一定距离处,基坑中心的隆起量较小。
2基坑变形