黏性土地層深基坑變形分析

桂焱平 韓少澤

(1.浙江華東測(cè)繪與工程安全技術(shù)有限公司，浙江 杭州 311122；2.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引言

目前，很多專家學(xué)者通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)軟土基坑工程的變形性狀進(jìn)行研究，2008年徐中華[2]等對(duì)上海地區(qū)93個(gè)采用地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的深基坑工程的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行了總結(jié)分析，地下連續(xù)墻的最大側(cè)移介于0.1%H和1.0%H之間，平均值為0.42%H(H為基坑開挖深度)，2010年Wang[5]基于上海軟土地區(qū)300多個(gè)基坑工程案例，分析基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移和墻后地表沉降，不同的施工方法對(duì)墻體水平位移的影響很大，對(duì)墻后地表沉降的影響較小，墻體水平位移為墻后地表沉降平均值為0.42%H，最大影響范圍為1.5H～3.5H，地表最大沉降與墻體最大側(cè)移平均值為0.9。楊曉軍[4]在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)直接采用地質(zhì)報(bào)告提供的常規(guī)三軸固結(jié)不排水加載試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算總應(yīng)力，計(jì)算的被動(dòng)土壓力過小而主動(dòng)土壓力過大，基坑設(shè)計(jì)時(shí)在JGJ 120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程中透水性很差的黏性土水土合算計(jì)算水土壓力，采用偏保守的設(shè)計(jì)會(huì)造成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、周邊地表沉降計(jì)算值小于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

本文結(jié)合杭州地鐵車站黏性土基坑的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析黏性土基坑開挖施工階段圍護(hù)墻體變形的規(guī)律，進(jìn)而為黏性土地層基坑穩(wěn)定性、變形研究及黏性土基坑設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

1 杭州黏性土地層特征

杭州地貌單元屬浙北平原區(qū)，黏性土地層主要分布于低山丘陵區(qū)，典型黏性土地層有②2層灰黃色粉質(zhì)粘土，⑤1層灰～灰黃色粉質(zhì)粘土，⑤2層灰～灰黃色粉質(zhì)粘土夾粉土，⑦1層灰黃、褐黃色粉質(zhì)粘土，⑧2層褐灰色粉質(zhì)粘土，⑨1層灰黃、灰綠色粉質(zhì)粘土，為軟～硬可塑土層?；淄翆又饕植饥?層灰黃、褐黃色粉質(zhì)粘土，硬可塑為主，土層深厚。

內(nèi)撐式深大基坑變形性狀是多種復(fù)雜因素綜合作用效果的體現(xiàn)，由于深基坑工程的系統(tǒng)性，對(duì)其支護(hù)體系變形的主要影響因素包括：地質(zhì)水文條件、周邊既有建構(gòu)筑物、地面超載、地下管線、基坑平面尺寸、圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗彎剛度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度、內(nèi)支撐布置形式及抗壓剛度、內(nèi)支撐預(yù)應(yīng)力大小、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐的施工方法，施工質(zhì)量，開挖順序，開挖作業(yè)時(shí)間等。對(duì)于特定地址的基坑工程，其地層參數(shù)、巖土體力學(xué)性質(zhì)及設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及內(nèi)支撐是不變的，施工過程中基坑開挖方式，內(nèi)支撐軸力變化及基坑開挖收底會(huì)直接影響到基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。

2 工程實(shí)例分析

2.1 工程概況

杭州地鐵某車站采用地下兩側(cè)雙柱三跨結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度195.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度21.3 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深16.61 m，端頭井基坑深17.84 m，覆土3.0 m，明挖順筑法(局部蓋挖)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，連續(xù)墻厚800 mm，地連墻長(zhǎng)度為25.61 m～39.11 m，車站主體基坑第一道支撐采用800 mm×1 000 mm鋼筋混凝土支撐，支撐間距6 m～9 m，冠梁斷面尺寸為1 000 mm×1 000 mm；支撐混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，截面尺寸為800 mm×1 000 mm；第二、三、四、五道支撐及換撐采用φ609，t=16鋼管支撐體系，對(duì)撐水平間距約3 m。

2.2 工程地質(zhì)

車站基坑開挖①1層雜填土、①2素填土、②2黏土、④1淤泥質(zhì)黏土、⑤23黏土、⑤2黏土與粉土互層、⑥1淤泥質(zhì)黏土夾粉土、⑦1黏土、⑧2粉質(zhì)黏土、⑨1黏土、⑨2粉質(zhì)黏土。車站底板位于⑦1黏土層，連墻墻址插入1黏土、1黏土層，基坑內(nèi)無(wú)需進(jìn)行加固，④1層局部分布。

基坑開挖時(shí)嚴(yán)格按照時(shí)空效應(yīng)理論組織施工，采用分層、分段，對(duì)此，平衡開挖方法，隨挖隨撐，及時(shí)架設(shè)支撐，減少基坑暴露時(shí)間?；友貒o(hù)結(jié)構(gòu)每25 m布置1個(gè)測(cè)孔，共布置了18個(gè)墻體深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(ZQT1～ZQT18)及18個(gè)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)實(shí)施時(shí)1個(gè)墻體水平位移孔被破壞。

2.3 墻體深層水平位移

圖1為基坑底板完成后，墻體深層水平位移累計(jì)最大值對(duì)應(yīng)深度為底板以上位置，測(cè)斜變化最大值發(fā)生在10 m～11 m深度之間，平均深度在9.9 m。圖2為墻體深層水平位移最大變形值與基坑深度比值(δ/H)，變化最大值與基坑深度的比值范圍在0.85‰～1.25‰之間，比值平均約0.90‰。

圖3為各施工工況下基坑墻體深層水平位移最大值的平均值，基坑墊層完成后底板施工時(shí)墻體深層水平位移取得最大值，平均值為15.55 mm，且墊層澆筑完成后墻體深層水平位移孔累計(jì)最大為24.32 mm，均小于設(shè)計(jì)控制值。

2.4 地表沉降

圖4為基坑周邊地表沉降累計(jì)最大值，基坑底板完成后地表沉降累計(jì)最大值-17.89 mm,平均值-10.80 mm，小于設(shè)計(jì)控制值。

3 結(jié)論

依托杭州地鐵車站基坑工程，研究了黏性土地層基坑開挖時(shí)不同施工工況墻體位移變化及周邊地表沉降情況。通過本文研究，得到以下結(jié)論：

1)按設(shè)計(jì)方案，黏性土地層實(shí)測(cè)墻體水平位置值遠(yuǎn)小于基坑控制值，測(cè)斜變化最大值發(fā)生在10 m～11 m深度之間。

2)基坑變形主要集中在開挖階段，其中基坑在底板施工時(shí)變形比達(dá)到最大，基坑底板完成澆筑后變形基本收斂，比值范圍在0.85‰～1.25‰之間，比值平均約0.90‰，且均小于設(shè)計(jì)控制值。