软土地区深基坑工程存在的变形与稳定问题及其控制——软土地区深基坑坑底隆起变形问题.pdf

[摘要]目前常用的弹性抗力法在计算基坑开挖引起的变形时，只能考虑围护桩（墙）在土压力作用下产生的变形，没有反映软土中深基坑开挖的坑底隆起变形及其引起的围护桩（墙）变形和坑外土体沉降。已有的实测结果表明，软土桩深基坑开挖产生的坑底隆起变形及其引起的支护结构和土体的附加变形较为显著，因此，软土中的深开挖引起的隆起变形及其工程效应不容忽视，并应采取针对性措施予以控制。[关键词]软土；深基坑；弹性抗力法；隆起变形

内容摘抄：

1软土地区基坑工程变形特点
近年来，软土地区深基坑开挖深度最深已超过40m,也存在大量开挖深度20~40m的深基坑和超深基坑[)。例如，上海地铁4号线修复工程深基坑开挖深度接近41m,上海世博地下变电站基坑开挖深度接近34m,天津站交通枢纽地下换乘中心地下4层部分的大面积基坑开挖深度达30m,部分达32.5m,天津于家堡交通枢纽基坑开挖深度达29.5m等。
然而，工程技术人员在计算支挡结构变形时，常采用弹性抗力法等，如图1所示，这些方法仅考虑水平向土压力引起的支护结构的水平受力和变形。当基坑开挖深度不大时，也许不会产生很大误差。随着基坑开挖深度的增大，特别是在软土地区深度达20~30m的深基坑，甚至30m以上的超深基坑，因土方开挖而引起的坑底竖向回弹变形可达数厘米甚至超过10cm,其工程效应（包括对围护结构的内力与变形、坑外地面沉降、邻近建筑物、道路及地下管线设置以及坑内工程桩的影响)不能随意忽咯，有时必须采取措施加以控制。

2深基坑隆起变形的构成与影响因素
深基坑的开挖导致基坑底土体隆起主要由以下4方面原因。
1)由于土体开挖，由开挖面以上土产生的自重应力被释放，致使坑底土产生御载回弹。由于地下连续墙、排桩等对土体回弹的约束，在基坑角边处隆起量最小，基坑中央的隆起量最大，坑底隆起呈反扣锅底形。
2)基坑开挖后，支挡结构向基坑内侧变位，被动区土体类似三轴拉伸状态，由此产生被动区土体的三轴拉伸剪切变形，造成坑底隆起。这部分造成的坑底隆起变形分布如图3所示。坑底隆起最大点不在基坑最边缘也是因为地下连续墙、排桩等对土体伸长变形的约束。地下连续墙或排桩的抗弯刚度越小、入土深度越小；水平支撑与坑底的距离越大，被动区土体因剪切变形而引起的坑底隆起变形越大。

3深基坑隆起的工程效应
3.1在既有地下隧道邻近或上方开挖基坑随着城市建设项目的数量和规模的迅速增大，常会出现在已运行地铁区间隧道之上的基坑开挖问题，基坑开挖产生的坑底隆起必然会引起基坑下放的隧道发生上浮、挠曲变形，并产生附加应力，如变形大时会造成隧道开裂、漏水并影响地铁正常使用。地下铁路隧道作为现代城市的交通命脉，其安全性
极为重要。英国伦敦地铁有限公司编制了严格的控制标准保护地铁3，包括隧道的容许位移、容许内力及桩基施工时隧道与工程桩的最小净距等。我国上海地区也制定了隧道的变形标准4)：①隧道的竖向与水平位移≤20mm;②隧道最大上浮位移≤15mm;③隧道纵向变形曲率应<1/15000；④相对变形≤1/25000。因此，基坑开挖过程中如何保护已建隧道的安全运行成为岩土工程领域面临的一个难点。

3.2坑底隆起引起的盖挖逆作法墙、柱竖向变形天津站交通枢纽工程地下换乘中心基坑面积达25000m2,基坑深25~28m,地下4层部分深度达30m,其中1,2标段采用盖挖逆作法，3标段采用半盖挖逆作法，4标段采用明挖法的围护设计方案进行施工。
本工程1,2标段总体围护结构地下连续墙采用两墙合一，通过与土体地下结构内部水平梁板构件的有效连接，不再另设地下结构外墙。地下连续墙厚度按照相关规范要求，结合地下结构外墙在不同阶段下裂缝宽度控制、抗渗等级等方面的使用要求，以及周围环境和基坑开挖水平位移的控制要求等因素进行计算，最后确定本工程地下连续墙采用800mm和1200mm两种厚度，地下连续墙墙深有43,48,53m。

4结语
对软土地区深基坑开挖引起的基坑内外变形及支护结构变形间的关联性进行分析，对软土中深基坑的隆起变形及其工程效应进行讨论，得出如下结论与建议。
1)软土中深基坑开挖可产生显著坑底隆起变形。深基坑开挖引起的基坑内外变形与支护结构变形间存在关联性，控制其中任意一种变形时，应考虑各变形之间的关联性并制定综合性措施
2)深基坑开挖可引起既有地下隧道的上浮和挠曲变形，严重时导致隧道开裂漏水并影响正常使用。需通过减小基坑底面以下土的回弹量减少隧道上浮。

3)软土中深基坑开挖可引起基坑支护结构及采用盖挖逆作法施工时的地下结构产生显著的竖向位移，从而引起中间柱间、柱墙间的差异竖向位移，可在结构中产生附加应力。
4)软土中深基坑开挖可引起基坑底面以下工程桩产生拉应力，当工程桩竖向钢筋配置较少或钢筋笼较短时，有可能导致桩身开裂或断裂。因此，在确定桩身配筋时要对此予以充分考虑。此外，基坑开挖引起的坑底回弹的工程效应还可能包括对桩的竖向刚度、沉降等产生影响，由于篇幅所限，不一一详述。

（略）

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