滨海软土区深基坑施工引起的变形及控制研究

王晶

（福建四海建设有限公司）

滨海软土区深基坑施工引起的变形及控制研究

王晶

（福建四海建设有限公司）

本文主要对滨海软土地区基坑施工引起的变形及控制问题进行了研究。通过对厦门滨海软土区基坑实际施工案例，针对软土基坑施工难点分析基坑施工过程中，变形机理的产生、危害及控制分析，从而明确软土地区基坑施工的控制措施。

滨海软土区；深基坑；变形；控制

1　引言

由于工程的实际需要，许多建筑物必须建在地质条件复杂的软土地区，此类地区的深基坑施工是土木工程界及岩土工程界的一大难题。尤其在厦门滨海软土区具有地下水位高、淤泥层淤泥粘聚力及内摩擦角小，基坑侧壁受水平荷载大易失稳等难题，给深基坑工程的施工带来了很大的挑战，因此，本文对厦门滨海软土区深基坑施工的若干具体问题进行了分析。

2　软土地区深基坑施工特点

2.1施工难度大

厦门滨海软土区土层基本为饱和流塑或软塑粘土，抗剪强度低，低透水性，高含水量，高灵敏度，高压缩性，具有明显的流变特性，而且面临海水、渗透、侵蚀和海水高低潮扰动的影响。基坑土体在相对稳定的状态下随暴露时间的延长产生移动是不可避免的，特别是剪应力较高的部位，如在坑底下墙内被动区和墙低下的土体滑动面，都会因为围护结构暴露时间过长而产生位移，以至引起基坑变形，这种软弱流变的地质条件造成了厦门滨海软土区深基坑施工的难度较大。

2.2基坑群项目增多

随着建筑工程技术的不断发展，深基坑的施工数量相比以往单个基坑的施工数量，逐渐呈现出增长趋势，即出现了较多的群基坑施工项目。尤其在大中型城市的大型施工项目中，群基坑的数量日益增多。以天津火车站交通枢纽工程为例，由于该工程涉及范围广、服务项目多，因此，需要开挖多个深基坑来满足施工要求。该枢纽工程的地下总面积高达19万m2，而且在众多深基坑工程中，还包括一些超深基坑。

2.3施工涉及因素较多

软土地区的深基坑施工涉及的因素往往较多。随着城市施工建设项目的不断增加，城市的地下工程开发相比以往，需要考虑的因素更多。由于厦门区域普遍存在着人口密集、施工地域狭小等问题，因此，在进行深基坑施工时，不仅要考虑自身的施工状况，而且要考虑众多其他因素，如基坑施工区域的限制、周边工程的施工影响等等。

3　软土地区深基坑施工变形与控制问题

3.1支护结构

对于滨海软土地区深基坑工程来说，基坑支护结构是变形的易发区域。通常而言，基坑支护结构变形主要集中在：水泥搅拌桩止水帷幕施工、地下连续墙成槽、大直径、密排灌注桩成孔以及锚杆施工的施工过程中。虽然以上施工过程产生变形的机理不同，但是导致基坑变形产生的危害却是一致的，即通常都会导致邻近建筑物的沉降。如果深基坑建筑工程位于管线或隧道附近的话，那么其变形就可能引发邻近隧道、管线的变形。

针对深基坑支护结构的变形问题，当前使用较多的控制方法主要有：在进行水泥搅拌桩止水帷幕施工时，要在搅拌桩与建筑物之间设置隔离桩排，除此之外，在实际的施工过程中，要注意减少注水量，这样才能达到控制变形的作用；在进行地下连续墙成槽施工时，同样需要设置隔离桩排。同时，要尽量缩短槽段的长度，这样能够有效控制地下连续墙成槽施工中产生的变形；在进行深基坑的锚杆施工时，通常会采用一些其他的内支撑形式，或者通过在实际施工过程中增加防水、砂流失工序，从而对其变形进行有效控制；在进行大直径、密排灌注桩的成孔施工时，要实行跳打的打桩模式，同时对土泥浆护壁进行膨润，这样能够有效控制大直径、密排灌注桩成孔造成的软土深基坑变形。

3.2降水

从事软土地区深基坑施工的技术人员都知道，除了在深基坑支护结构施工过程中会导致深基坑变形外，深基坑的基坑降水工程同样会导致软土地区的深基坑变形。通常来说，在深基坑降水阶段，引发其变形的因素主要有：开挖前的坑内降水、疏干降水以及抽降承压水工程。虽然以上施工过程产生变形的机理不同，但是除开挖前的坑内降水工程外，其他降水工程导致基坑变形产生的危害却是一致的，即都会导致邻近建筑物沉降、隧道、管线变形等等。

针对基坑降水引发的软土地区深基坑变形问题，当前使用较多的控制方法主要有：在进行开挖前坑内降水工作时，可以通过事先设置水平支撑，或者分段、分层降水，从而达到减小基坑变形可能性的目的；在进行疏干降水工作时，需要事先设置止水帷幕，然后让止水帷幕进入到隔水层之中。或者采用坑外回灌的方式进行疏干降水，这样可以有效减小疏干降水导致软土地区基坑变形的可能性；在进行深基坑抽降承压水工作时，可以通过减少抽水量、截断承压含水层或者承压含水层回灌的方式，来减小软土地区深基坑降水导致变形的可能性。

3.3开挖阶段

众所周知，对于深基坑尤其是软土地区的深基坑来说，开挖阶段造成深基坑变形的可能性要大于以上工程造成深基坑变形的可能性。通常来说，在深基坑的开挖阶段，可能会造成其变形的因素主要有：桩、墙的水平移位或坑底的隆起。对于桩墙水平移位来说，其可能导致的深基坑变形机理为：坑内外压力差较大、坑外荷载过大以及水平支撑膨胀、收缩等等；而对于坑底隆起来说，其导致的基坑变形机理则是：桩、墙插入深度小、减载土体回弹、地下水向坑内渗流以及承压水扬压力。同样，深基坑开挖阶段引发的基坑变形，可能造成邻近建筑物的沉降、管线、隧道的变形以及桩、墙的差异性变形，如果变形严重的话，甚至可能造成工程桩断裂。

针对开挖阶段引发的深基坑变形，常见的控制方法主要有：桩、墙刚度的合理选择、支撑的及时设置以及开挖方案的合理制定。除此之外，还可以通过桩、墙插入深度的增加、加固被动区土体以及减小隆起桩的设置来减小基坑变形的可能性。在这些控制措施中，开挖方案的合理制定最为重要。一份科学合理的开挖方案不仅要包括分块施工的具体方案，而且还要保证基坑暴露时间减少、地下水渗流梯度的减小等等。当然，以上措施要建立在深基坑开挖前期的综合考察上。

除了以上可能导致软土地区深基坑变形的施工阶段以外，深基坑的使用、支撑的拆除以及地下水位的恢复工程，同样有可能造成软土地区深基坑的变形。因此，在实际的软土地区深基坑施工作业中，首先要对软土地区进行充分的考察，然后在此基础上，制定一份科学合理的施工方案。在深基坑开挖的具体操作过程中，要十分注意深基坑桩、墙的附加水平位移。与此同时，还要密切关注深基坑水平支撑柱的位移情况。如果发现由于深基坑中间桩、墙变形而导致附加内力与工程桩拉应力的出现，则要引起足够的重视，坚决将软土地区深基坑变形造成的危害降到最低。

3.4工程应用实例：

（1）某工程占地面积21809m2，基坑平面形状呈葫芦形，长度233.75m，最大宽度106.25m，周长600m，±0.000黄海高程4.80.75m，地下四层，基坑开挖深度20.6m，是厦门地区目前最深的深基坑，西北侧距现海岸线一般为15m，最近的北部地段距现海岸线只8m，为正在使用的石砌码头护岸，护岸外即为海域，临海面长度达180m，该工程地质条件及周边环境十分复杂，施工难度极大。

（2）场地原始地貌处于原港湾潮间带，后经人工回填改造成陆地，根据钻探揭露。场地土层厚度及岩面起伏变化较大，从上至下各岩土体分布及特征如下：场地上覆人工填土①、淤泥质粘土②、粉质粘土③、残积砾质粘性土④、全风化花岗岩⑤-1、散体状强风化花岗岩⑤-2、碎块状强风化花岗岩⑤-3、中风化花岗岩⑤-4。

（3）水文条件：场地内上部人工填土层属强透水土层，通过地下水位观测孔观测，地下水位随海水潮汐而变化，并且在海水涨潮时还受海水倒灌补给。

（4）根据工程实际情况支护结构采用冲钻孔灌注桩加两道钢筋混凝土内支撑及二～四道锚索的支护体系，支护桩及止水帷幕沿地下室外轮廓线布置，桩间止水帷幕采用高压旋喷桩，支撑立柱采用冲钻孔灌注桩及逆作板墙灌注桩，支撑立柱采用灌芯混凝土钢管立柱。即针对场地淤泥质深厚采用支护桩、锚杆构成支护。其支护实现基坑外侧的淤泥层桩锚构成支护体系，从而实现抵御基坑外部的侧向荷载。同时，对支护桩的构造与嵌固深度的安全度进行验算分析并开展设计优化，以三维有限元稳定分析和安全校核，确定支护结构无需具有较大的抗弯能力及锚拉力，使得支护桩配筋与锚索设计更为经济且切实可行有效。

（5）本工程采用冲孔灌注桩结合高压旋喷桩支护结构，有效减少淤泥层的侧压力，即减少支护桩及所需弯矩及锚索拉力的要求，锚索以较小的拉力产生较大的抗倾覆弯矩，经核算，该工程锚索锚拉力、基坑侧壁水平位移、弯矩值及地表沉降量均满足设计及规范要求，表明本工程对滨海软土区施工采取的支护形式是合理有效的。

4　结束语

综上所述，在软土地区进行深基坑的开挖施工，一定要特别关注其基坑变形情况。如果发现基坑出现变形，要立即采取措施对其进行控制。当前，随着厦门滨海城市建设规模的不断扩大，一些建筑工程对于深基坑的施工要求越来越高。除此之外，随着城市建设的不断发展、人口的不断增加，软土地区深基坑的施工条件也变得越来越复杂。因此，在实际的深基坑施工过程中，除了要提高自身技术水平，还要注重对周边施工环境的考察。只有这样，才能更好地确保软土地区深基坑的施工质量。

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TU753

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2015-1-8