软土地层复杂环境条件下深基坑施工变形及力学性能研究

软土地层复杂环境条件下深基坑施工变形及力学性能研究

 ,肖婷

中化地质矿山总局江苏地质勘查院 221000

摘要：我国城市化脚步逐渐加快，基坑工程建设要求也随之增多。为适应城市中建筑物建设规模扩大的要求，基坑工程规模逐步扩大、深度逐步加深。随之而来，城市建筑物基坑施工要面对的问题也逐步增多，基坑挖掘时要综合自身稳定性提升要求，与周边建筑物保持安全距离。基坑形状呈现出多样化特点，挖掘过程中展现的力学性能越来越受到关注。鉴于此，本文强调了深基坑施工变形和力学性能的研究，给出基坑开挖优化分析。

关键词：软土地层；深基坑；施工变形；力学性能

引言：我国在当前对软土地区基坑稳定性和施工导致的形变问题已经进行了深度研究，然而对基坑降水和基坑施工等因素导致周边地形变化的规律研究有待增多，尤其是施工变形对周边建筑物的研究更是有限，软土基层在复杂环境中开展基坑施工时，常见基坑施工技术并不能适应环境要求，选用理论知识和实践技术结合的方式控制基坑形变属于当前基坑施工中行之有效的解决办法。要控制好施工方法和检测方法，迎接基坑施工中遇到的技术难点和施工风险。

1深基坑施工变形及力学性能研究

1.1围护结构隔水作用下基坑降水对邻近桩基影响

基坑降水属于基坑稳定性提升的关键施工作业内容，特别在部分地下水水位不高的位置，降水因素是基坑工程施工中要考虑的关键因素。基坑降水可能引起基坑周边地下水水位降低，基坑产生地表沉降的问题。城市建筑比较密集的位置进行基坑降水可能导致基坑周边建筑物出现不良状况，地下水下降导致周边建筑物或是地面产生沉降的情况，对建筑物正常使用造成影响。出现严重的不均匀沉降问题，还可能导致建筑结构错位。基坑降水作为一项繁杂的流固耦合项目，降水造成周边土体沉降主要受降水带来的土体附加应力作用，土层固结压密。此外基坑内外水头差导致土体中产生渗水的情况，渗水也会导致土体应力出现变化，土体结构错位，表现出地面沉降的问题。降水造成的土体沉降会造成周边建筑物桩基础和土体出现相对位移，影响桩侧摩擦阻力降低或是出现反向摩擦阻力。反向摩擦阻力会提升桩身轴力，导致基地附加应力提升，桩基础或是建筑物便可能加重沉降问题。

1.2基坑开挖引起墙后管廊变形理论分析

城市中用地日趋紧张，导致城市建筑逐渐扩展向地下空间或是上方空间，建筑物为了开发更广阔的地下空间会挖掘更深的基坑。城市建筑物中基坑深度挖掘，土体出现的卸荷可能导致周边土层形变并对周边建筑结构造成严重影响。城市地下管廊属于对地下空间利用的项目类型，随着城市建设脚步加快，地下管廊作为城市综合走廊出现，在城市正常运营中发挥了关键作用。地下管廊需要埋置到土层中，可能受周边土体的位移作用出现变形的问题，产生渗水、裂缝或是损害等病害。针对密集城市建筑群的深基坑施工而言，与基坑相邻的地下管廊属于施工中要考虑的重要施工因素。基坑挖掘过程中会出现底层位移，可能对地下管廊产生不良作用，可以得知基坑周边得层位移与地下管廊之间存在相互作用的机理关系。要分析管廊临近基坑挖掘的变形规律，思考减少基坑挖掘对管廊的影响办法。针对建筑物密集的建筑群中设计基坑工程具备必要性。

1.3基坑开挖卸荷引起围护体系变形分析

沿途性质具备不确定性特点，岩土外部环境也存在不可控因素。深基坑工程施工过程中会出现较多的不确定形变问题的出现。为了减少深基坑安全事故的产生，保障深基坑和周边建筑物的安全性，要对基坑维护结构和基坑外部沉降进行检测。深基坑施工过程中要对其进行全面且系统的监测，保障基坑自身和周边环境安全性。1）利用施工监测方法对基坑周边形变情况进行实时监测，获取基坑围护结构安全性以及基坑挖掘对周边环境的作用。施工异常问题产生时，及时综合反馈数据整合基坑施工方法。2）系统的监测资料能够保障基坑和周边结构在基坑施工中得到真实反馈，属于各项复杂因素影响下基坑综合展现，能够为今后工程设计和施工提供借鉴。与此同时，综合基坑形式、土体加固方式和实际施工流程，对基坑挖掘的各个时期形变情况进行综合分析，能够整合基坑形变规律并检验设计参数合理性。分析和对照监测数据的过程中，能够得出基坑设计合理与否。整合设计参数指挥施工过程，达成设计指导施工、施工验证设计的效果，为基坑设计提供行之有效的经验措施。

2基坑开挖优化分析

软土地层比较复杂的环境条件下挖掘深基坑时，常见深基坑施工技术不能适应环境要求，基坑施工会面对比较多的技术难题和施工风险。基于此，利用施工机制维护结构缓结构形变和周边地层形变问题，需要在施工中预测和控制基坑施工对周边环境的影响，在软土地层环境下优化基坑施工技术。

2.1分层开挖

项目工程基坑挖掘深度为18.40m，围护结构包含地连墙，混凝土底板，支撑梁以及立柱桩。中间的四层支撑梁选用五层挖掘方法，各个支撑底标高分别是-1.90m，-6.40m，-11.10m，-15.30m，-18.40m。基坑分层挖掘次数和各层挖掘深度相对合理，不需要进行进一步优化处理

[1]。针对各个土层的挖掘深度假设，得出第一层挖掘1.3m，接下来逐层挖掘2m，连续挖掘7次，最后挖掘2.5m到坑底位置，对其进行数据建模处理。对各个层挖掘实践进行优化模拟，获取优化模拟的模型。挖掘优化评价指标是连续墙最大侧移和墙后最大地表沉降数据。

2.2分块开挖

从基坑挖掘方案中得出，基坑整体普遍选用南北方向顺序挖掘，基坑北侧的土体沉降相对明显，围护墙水平位移差显著。依据基坑分块挖掘平衡性和对称性原则，优化基坑分块挖掘的顺序，需要将基坑划分为A、B、C三个分区。各个土层结构在挖掘时要选择A、C区在前B区在后，B区在前和A、C区在后的方式获得计算结构，优化后的基坑挖掘模型被记录为优化模型2和优化模型3[2]。

2.3分区开挖

传统施工过程中不会对基坑进行分区处理，整体挖掘基坑便可以实现基坑挖掘目标。新的挖掘方式重新划分基坑分区，基坑从南到北分别划分成A、B、C三个分区，以分区模型为基础根据分区划分内容建设地下连续墙、地下室底板、支撑梁等支护结构。选用五层分挖的方法，保证各层挖掘深度一致。

结束语：

总而言之，软土地层复杂环境条件下，深基坑施工变形及力学性能研究要着重关注技术优化方法。综合城市建筑群地基特征，避免软土地层错位情况。综合工程施工要求设计优化模型，模拟施工中可能遇到的一系列问题，为深基坑工程优化升级提供必要保障。

参考文献：

[1]王卫东,李青,徐中华.软土地层邻近隧道深基坑变形控制设计分析与实践[J].隧道建设,2022(042-002).

[2]汤梅芳.软土地层超深基坑工程实例分析[J].建筑技术开发,2021,48(15):2.