软土地区深基坑设计与变形分析技术探究

蒋春霞

（常州工程职业技术学院，建筑工程学院 213164）

软土地区深基坑设计与变形分析技术探究

蒋春霞

（常州工程职业技术学院，建筑工程学院 213164）

本文将针对具体的工程实例，对在软土地区进行深基坑设计进行比较详细的方案介绍，并且针对在土方开挖和支撑的过程当中可能出现的深基坑变形的特征进行系统的分析，能够为日后类似的工程建筑施工起到一定的参考作用。

软土地区 深基坑设计 变形 技术性研究

在建筑学领域的相关知识当中，软土地质指的是相对来说抗剪强度比较低，却拥有大压缩性的软质脆弱土层，其主要的成分是饱和软粘土，通常，在天然的地层剖面当中它很容易和泥炭以及粉砂形成交错沉积。软土含有比较高的水分，强度也比较低，基坑变形的发展速度极快，而且变形量也很大，后期稳定需要花费较长的时间等。针对深基坑工程设计以及变形的分析也是在软土基础上进行深基坑建设的关键性技术内容，本文将就此展开探究。

一、建筑工程简述

本文以天津于家堡的金融服务区其中一部分作为讨论案例，其主体构造为8层地上工程，其一期基坑的平面占地尺寸大约是400米x250米，占地面积大约是平方米。该施工地区在进行施工之前前身是一座大面积的池塘，之后经过人工填土进行了整平，其土质呈现软弱状态，土层当中含水量极高，其类型是非常典型性的软土。在场地内，开挖土层基本上都是淤泥质地，相较来说透水性比较差，由此，可能会在开挖过程当中出现比较明显的变形。

二、设计深基坑建筑方案

（一）布置结构

在充分地考虑了安全性、经济型以及是否会对周边环境产生影响、施工条件是否便利等四个因素，在本工程进行深基坑设计的时候使用钻孔灌注桩，加上两道内部支撑来形成一个完整的支护结构，其中钻孔灌注桩长度26.5米，桩直径1.1米，两柱之间的间距为1.3米，在外侧进行深层双轴搅拌桩的止水帷幕设置操作，保证其直径为0.7米，其间距为1米，深度是16米。在支护桩内进行支撑操作的时候使用混凝土桁架来进行支撑或者是使用钢管来进行支撑这样的两种形式，上下两道支撑的顶面标高设置成-2米以及-6.5米，其中第一道支撑需要在深基坑的四个角落的位置上，使用混凝土桁架，其主撑横截面是700毫米x700毫米，联系梁横截面是700毫米x500毫米，围檩横截面是600毫米x800毫米；除此之外，在第一道中部以及第二道支撑之间使用双钢管来进行支撑，其横截面是609毫米x16毫米，在围护桩的桩顶设置圈梁，横截面是1100毫米x800毫米，对混凝土进行支撑以及围檩强度是C30。除此之外，对基坑进行支护的结构布置图如下图（图1）所示。

图1 基坑支护的机构布置示意图

（二）具体的深基坑施工工艺

对深基坑进行开挖以及支撑需要完全依照分层→分步→对称→平衡的施工原则来进行，借助对分层开挖的具体层数的控制以及每层进行开挖的实际深度的控制，还有在每层开挖过程当中暴露的时间以及暴露宽度、高度等数值，将还没有开挖的土体起到的支撑作用进行充分地利用，让支护机构以及土体变形的程度能够控制在容许的范围内。

在这一过程当中，确定施工工程的深基坑具体施工流程，如下：在场地内进行平整放线；进行降水井点的设置，深基坑进行预降水操作；在开槽施工之后，首先进行第一道支撑以及钢筋混凝土制顶圈梁的建设；进行土方开挖，直到进行到第二道支撑的底部；进行第二道支撑以及围檩的施工操作；分层开挖土方，一直到挖至基础大底板的底面，使用混凝土进行垫层浇筑，与此同时开始局部的深坑开挖施工；待开挖完全结束，对基础底板钢筋和钢管混凝土制工程柱进行布置，对基础大底板进行浇筑；对基础大底板进行换撑结构的布置，同时将第二道支撑彻底拆除；对地底2层建筑结构展开施工操作；对第一道支撑的位置进行换撑结构的布置，同时将第一道支撑彻底拆除；对地下一层的结构进行施工操作，直到±0楼的楼板施工完毕；展开基坑回填的施工操作。

综上，在整个深基坑的开挖过程中，需要严格遵守“先支撑后开挖，保证开挖分层，防止超挖”的施工原则，尽可能降低在深基坑当中的支护结构以及周边地质变形的影响。在开挖工作彻底完成之后的四十八个小时之内进行混凝土支撑的浇筑，并且保证尽快结束浇筑；同时，在开挖完全完成之后的二十四个小时之内完成钢支撑的架设。

三、在深基坑开挖施工中出现变形的情况分析

通常，深基坑的施工操作所造成的变形情况主要是围护结构出现变形，或者是坑底的土体明显隆起、基坑周围的地层出现移动的情况这样的三个方面。在深基坑开挖的过程指的是在开挖面上进行卸载的过程，它不但会造成深基坑的坑底土体出现一种向上为主要牵引的位置移动，同时还会造成围护结构由于两侧的土体压力差而形成的水平方向形状变化，而围护结构本身出现变形可能会导致深基坑坑底的土体出现塑性隆起的情况，而这两者形成的共同作用也是造成周围的地层明显移动的主要诱因。

与该工程的实际情况以及具体的施工过程相结合，综合考虑其中的14个施工状况，分析结果具体如下。

施工地形成自重应力场；形成围护桩，初始平衡；角撑部位的土体达到-3米；混凝土角撑、冠梁以及围檩形成；对撑部位的土体达到-3米；钢支撑形成，预应力施加；开始全面开挖，深度-5米；开挖后角撑部位的土体深度达到-7米；对撑部位的土体达到-7米；第二道钢制支撑形成，预应力施加；角撑部位的土体达到-9米；对撑部位的土体达到-9米；角撑部位的土体达到-11.2米；对撑部位的土体达到-11.2米。

总的来说，开挖基坑以及支撑的过程当中，计算桩体位移的结果说明：

首先，对于桩体的变形以及位移特征，在悬臂初次开挖的时候，其最大的位移处是桩顶的位置，约为57毫米，在施加了第一道钢支撑并施加了预应力之后，其桩顶受到明显挤压，位移最大值降低到49毫米；之后伴随着开挖操作的不断深入，桩顶受到了支撑约束，其位移的变化非常微小，同时最大位移的部位开始呈现向下移动的情况，开挖到最底部的时候，其最大的位移值是91毫米，位置在-15米左右的位置。

其次，对于超挖与桩体位移之间的关系，综合两种在施工过程当中可能会遇到的情况来进行计算。其一，没有任何支撑的情况下，直接开挖到-5米的位置；其二，按照正常的施工顺序，施工到-7米，不进行第二道支撑，超挖到-9米的位置。经过计算，超挖很可能会导致桩体更加明显的位移。悬臂开挖的时候，超挖可能会增加桩顶的位移，增加幅度大概在84%左右。设置了第一道支撑之后，因为超挖导致桩身的位移幅度超过30%。由此，在进行深基坑的开挖当中，必须要严格控制超挖的情况，必须先支撑后开挖。

结语：

总的来说，进行深基坑建筑工程的土方开挖工作势必会产生比较明显的支护结构变形，并且可能发生基坑周围的土体变形，土方开挖所造成的变形不但和施工地的地质条件、建筑支护情况、施工环境气候条件、开挖的设计方案、预应力以及施工的时长等因素有关系，而且同时还会受到降水以及坑外超载一类的因素作用。需要在施工的过程当中进行更加严格的控制和管理。

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TU7

B

1007-6344（2015）11-0144-01

蒋春霞，女，汉族，江苏苏州人，1980年2月，常州工程职业技术学院建筑工程学院，讲师，研究生学历，主要从事建筑结构设计与施工