基坑側(cè)壁位移及應(yīng)力變化規(guī)律的探討

朱晨光+李四全+陳安

摘要：在基坑工程實(shí)施的過(guò)程中，基坑圍護(hù)體側(cè)向的深層水平位移和錨固體應(yīng)力之間往往存在著密切的聯(lián)系。文章對(duì)該基坑施工過(guò)程中基坑側(cè)壁出現(xiàn)的位移及應(yīng)力的變化進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，結(jié)果認(rèn)為：深層水平位移與錨索應(yīng)力有著十分密切的聯(lián)系，錨索應(yīng)力值的變化往往與位移值相互影響，因此工程中可以結(jié)合監(jiān)測(cè)時(shí)的兩項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)基坑的質(zhì)量安全進(jìn)行管理。

Abstract： In the construction process of foundation pit engineering， there is a close relationship between the deep horizontal displacement and the anchor stress of the foundation pit enclosure. In this paper， the displacement and stress change of the side wall in foundation pit are systematically summarized. The results show that the deep horizontal displacement is closely related to the stress of the anchor cable， and the change of stress of the anchor cable and displacement value influence each other. So the quality and safety management of foundation pit should combine with the the two data in monitoring.

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù)；深層水平位移；錨索應(yīng)力；規(guī)律

Key words： foundation pit support；deep horizontal displacement；anchor stress；regularity

中圖分類號(hào)：TV551.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）20-0111-02

0 引言

在各項(xiàng)工程建設(shè)不斷迅猛發(fā)展的今天，基坑工程作為必備的一部分，其開(kāi)挖數(shù)量也在飛速增加。近30年來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，高層、超高層建筑不斷涌現(xiàn)，地鐵車站、鐵路客站、明挖隧道、市政廣場(chǎng)、橋梁基礎(chǔ)等各類大型工程日益增多，地下開(kāi)發(fā)空間規(guī)模越來(lái)越大[1]。然而對(duì)于基坑的內(nèi)在機(jī)理的研究，尤其是基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移與應(yīng)力的研究還不夠深入。因?yàn)閹r土問(wèn)題的多樣性，基坑施工的成敗不僅取決于設(shè)計(jì)與施工，還取決于基坑監(jiān)測(cè)，以便隨時(shí)了解土體及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，調(diào)整設(shè)計(jì)與施工，防患于未然[2]。文章結(jié)合云南昆明某基坑項(xiàng)目，對(duì)其位移值及應(yīng)力值呈現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)進(jìn)行了有針對(duì)性的歸納與總結(jié)。

1 工程概況

工程場(chǎng)地位于昆明市西山區(qū)滇緬大道北側(cè)原黑林鋪村，屬拆舊建新。規(guī)劃凈用地面積27276.76m2 （40.92畝），總建筑面積213225.26m2，其中地上面積136478.39m2，地下面積76746.87m2。擬建場(chǎng)地主要建筑物為3棟均高99.95m，獨(dú)立高層住宅樓1棟高99.95m，及1棟商業(yè)樓高23.85～31.50m組成?；A(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，樁采用旋挖鉆孔灌注樁。

場(chǎng)地自然地坪標(biāo)高1892.5m～1897.07m，基坑底大面標(biāo)高1878.05m，基坑實(shí)際開(kāi)挖深度約15.3～17.90m。場(chǎng)地南側(cè)緊臨滇緬大道，東側(cè)為94號(hào)路，西側(cè)為科普路，北側(cè)為規(guī)劃93路；基坑開(kāi)挖較深，基坑側(cè)壁安全等級(jí)定為一級(jí)。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)使用年限為1年。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

根據(jù)對(duì)本場(chǎng)地的鉆孔取樣，本場(chǎng)地內(nèi)地基土主要分為：①雜填土，主要為近期回填物及建設(shè)用地征地后對(duì)坑、溝等回填及臨時(shí)堆積物，層厚8.30～1.00m。②粉質(zhì)粘土，稍具光澤，干強(qiáng)度高，韌性中等，層厚5.70～0.30m。③有機(jī)質(zhì)粘土，有機(jī)質(zhì)含量1.3%～10.9%，稍具光澤，干強(qiáng)度低，韌性中等；層厚8.30～0.50m。③-1粉質(zhì)粘土，稍具光澤，干強(qiáng)度高，韌性中等；，層厚7.40～0.50m。③-2粉土，切面較粗糙，無(wú)光澤反應(yīng)，搖振反應(yīng)中等，干強(qiáng)度低，韌性低；層厚8.80～0.30m。④礫砂，分選一般，粗細(xì)砂及粘性土充填為主，局部夾圓礫薄層；層厚8.50～0.50m。④-1粉質(zhì)粘土，稍具光澤，干強(qiáng)度高，韌性高。層頂埋深30.80～10.50m；層厚8.00～0.50m。④-2粉土，偶含鈣質(zhì)結(jié)核硬塊。切面較粗糙，無(wú)光澤反應(yīng)，搖振反應(yīng)中等，干強(qiáng)度低，韌性低；層厚14.70～0.40m。⑤粉質(zhì)粘土，稍具光澤，干強(qiáng)度高，韌性高；層厚22.20～1.00m。⑥強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，少量粘性土狀，節(jié)理、垂直裂隙極發(fā)育，屬軟巖；層頂埋深46.00～9.70m。⑥-1中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，屬較軟巖，巖石較破碎～較完整；層頂埋深51.80～10.50m。

勘察期間場(chǎng)地內(nèi)大部分鉆孔均觀測(cè)到地下水。水位標(biāo)高1890.06～1893.95m，水位標(biāo)高高差3.89m。場(chǎng)地內(nèi)地下水主要賦存于人工填土（雜填土）、粉土、礫砂及深下部破碎基巖中，類型為第四系上層滯水、孔隙潛水及少量基巖裂隙水，稍具承壓性。以地下徑流和蒸發(fā)為其主要排泄方式，逕流滯緩。

3 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目基坑開(kāi)挖深度15.3～17.9m，選取樁—錨索支護(hù)體系進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)參數(shù)：鉆孔灌注樁直徑為1.2～1.0m，樁長(zhǎng)2.6～1.8m，間距為1.8～2.0m，樁身強(qiáng)度為C30；樁頂冠梁尺寸為800×1200，腰梁尺寸為400×600，圈梁強(qiáng)度為C30；樁身設(shè)置4～6排預(yù)應(yīng)力錨索，孔徑300mm。

4 工程監(jiān)測(cè)參數(shù)總結(jié)

通過(guò)對(duì)工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整理與總結(jié)，文章得到如下結(jié)論，工程監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖1。

①位于同一道腰梁上的錨索，無(wú)論其位于基坑邊線的中部、次中部、角部任意位置，其深層位移數(shù)值隨時(shí)間變化的曲線圖具有相同的發(fā)展趨勢(shì)，受深層水平位移的影響，同一道腰梁上的錨索應(yīng)力值隨時(shí)間的變化曲線也具有相同的發(fā)展趨勢(shì)；但是在同一道腰梁上基坑角部的位移值與應(yīng)力值整體上小于中部。位移值及應(yīng)力值的變化曲線如圖2、3所示。

②如圖4所示，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的各個(gè)斷面上，深層位移隨時(shí)間的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出先增大后減小，而后又繼續(xù)緩緩增大的規(guī)律，而同一基坑位置的錨索應(yīng)力值也呈現(xiàn)出同樣的規(guī)律，并且應(yīng)力值的變化總是比于深層位移值滯后一段時(shí)間。位移值同應(yīng)力值隨時(shí)間的變化曲線如圖4所示。

③當(dāng)錨索因某種原因出現(xiàn)異常而導(dǎo)致其失效時(shí)，錨索的應(yīng)力值會(huì)出現(xiàn)急劇的下滑，與此同時(shí)深層位移值會(huì)持續(xù)快速上升，即位移值與應(yīng)力值成反比的發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié)論

①同一道腰梁上在圍護(hù)墻的各個(gè)斷面位置位置的深層位移值隨時(shí)間變化的曲線具有相同的變化趨勢(shì)，支錨應(yīng)力值也具有同樣的規(guī)律；但基坑陰角部同一道腰梁上的支錨結(jié)構(gòu)的應(yīng)力值往往小于圍護(hù)墻中部的應(yīng)力值。

②基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移數(shù)值隨時(shí)間的變化具有先增大后減小再逐漸增大，最后趨于穩(wěn)定的規(guī)律，而應(yīng)力的變化也隨位移增減一同增大和減小，但應(yīng)力的變化呈現(xiàn)一定的滯后性。

③正常情況下基坑陰角部及中部的位移值和應(yīng)力值隨時(shí)間的變化應(yīng)保持一定的同步變化趨勢(shì)，但當(dāng)錨索質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)力至?xí)眲】s小，而位移值會(huì)急劇增大，即位移值和應(yīng)力值的會(huì)呈現(xiàn)反比變化的趨勢(shì)，此時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查并采取必要措施防止問(wèn)題的加劇。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)土力學(xué)及巖土工程分會(huì).深基坑支護(hù)技術(shù)指南[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

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[3]林麗.關(guān)于深基坑支護(hù)施工技術(shù)在土建施工中應(yīng)用的探究[J].價(jià)值工程，2013（35）.