基坑支护结构变形影响及控制措施

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摘要：文中通过对基坑支护机理的研究，得出了支护结构变形的影响因素；通过支护结构刚度，桩入土深度，支撑锚杆设置及刚度，支锚预应力等方面进行了仿真模拟，得出了影响范围，并提出了基坑支护结构变形控制措施。

关键词：基坑支护；变形；影响因素；控制

1基坑开挖的影响机理

基坑开挖会对作业区域下部岩土造成卸荷影响，对坑底造成隆起现象；当基坑开挖区域附近或下部位置没有防护，基坑将产生较大的位移。基坑支护结构的变形有基坑支护结构侧向位移、坑底隆起、护壁漏水、坑底隆起、基坑周边的沉降［1］。基坑支护结构从开挖初期到开挖结束，主动土压力随着支护墙的位移，土体的水平应力逐渐减小；被动土压力由于墙体的位移，使坑底土体的水平应力增加；支护结构的最大位移一般发生在基坑底坑下1~2m处。当支护结构位移小时，支护结构侧面土体的沉降达到支护结构位移的60%左右，周围沉降区域大约2~3倍基坑开挖深度。当支护结构位移较大时，靠近支护结构的土体的沉降达到最大值，沉降影响范围大约3~4倍基坑开挖深度。

2基坑支护结构变形的因素

基坑支护结构变形因素有基坑的嵌固深度、支护结构的厚度、开挖深度、基坑的面积、周围建筑影响因素等等。对确定的基坑工程而言，周边环境状况是己知的，基坑平面形状，深度，场地水文地质工程地质条件影响基坑变形的关键要素包括：支护结构刚度，桩入土深度，支撑锚杆设置及刚度，支锚预应力［2］。

2.1基坑支护刚度不同

其它因素不变，模拟支护结构厚度从0.8~1.4m的基坑变形情况可知，支护结构的刚度与桩的直径、混凝土强度等级、桩间距有关。当某两个因素一定时，另一个因素增大，都会提高桩的刚度，有利于控制支护结构的最大变形。当基坑支护结构厚度较小时，刚度也比较小，为了减小支护结构的变形，将增加较大作用力的支撑或锚杆。一般选取1.0m的桩径就能较好的控制支护结构的变形［3］。

2.2基坑支护长度不同

当嵌固深度不满足要求，将导致支护结构坍塌等。通过整体稳定性验算、抗隆起验算、基坑地表土体沉降等因素决定着基坑支护结构的嵌固深度。其它因素不变，模拟支护结构长度从20~35m的基坑变形情况。从图可知，桩长越小，支护结构发生的位移越大；支护结构最大位移发生在0.6倍的基坑开挖深度处。

2.3锚杆预应力

锚杆应力既可以防止基坑支护的变形，同时可以减小开挖后土体的剪应力。基坑开挖深度为20m，锚杆间距、角度、工程地质与水文地质，锚杆长度等参数恒定时，将对锚杆施加100~400kN的预应力。基坑支护结构的侧移随着预应力的增加，基坑的水平位移在减小。当预应力超过某一值时，继续增加预应力将对基坑支护结构的变形影响较小［4］。

2.4基坑开挖的时空效应

为了控制基坑开挖过程中引起支护结构的变形、基坑开挖后引起的基坑支护结构周围的固结沉降，基坑变形时空效应的措施如下［5］：（1）对深基坑而言，对基坑底土体的加固，增加被动土压力，对支护结构的侧移、地表沉降等有显著的效果。（2）增加锚杆或锚索对支护结构的变形控制的效果是明显的。（3）尽快浇筑基坑底板，减少暴露时间。（4）确定合理的基坑开挖顺序；应分层开挖，控制每层的开挖深度；增加整体的稳定性。（5）考虑时空效应的影响，尽快缩短基坑开挖的时间以及后续的暴露时间。（6）提前做好防水、防渗预防工作。

2.5基坑支护变形控制

下面将从设计、施工、监测等方面叙述基坑支护结构变形控制措施。

2.5.1设计措施（1）根据工程地质、水文地质条件进行基坑支护方案的选型。（2）提高支护结构的刚度，减小支护结构的变形。（3）优化基坑支护结构的嵌固深度，保障基坑支护结构的稳定。（4）增加第一道锚杆、锚索或支撑系统的刚度对支护结构的变形控制的效果是明显的。（5）加快进行支撑或锚杆系统的施工进度，减小支撑或锚杆系统纵横向间距对于支护结构的变形控制的效果是明显的。

2.5.2施工措施施工前，基坑周边不要超载堆放材料，周边做好排水沟等措施，防止雨水的下渗影响基坑的稳定。先支护结构施工，再施加支撑或锚杆后再开挖。尽快缩短基坑开挖的时间以及后续的暴露时间。提前做好防水、防渗预防工作。

2.5.3监测措施通过对支护结构变形和内力、周围土体的沉降及位移、相邻建筑物沉降、地下水位等进行跟踪监测，及时发现问题，反馈给施工和设计，将信息化施工应用到工程实例中，既提前了工期，又节省了工程造价成本。

参考文献

［1］贾瑞晨.某深基坑开挖监测及变形研究［J］.山西建筑，2020（15）：61-62.

［2］贾瑞晨，甄精莲.深基坑开挖对邻侧地铁隧道及车站的影响研究［J］.山西建筑，2020（04）：56-58.

［3］向安田，邓荣贵，杨淑碧.武汉某深基坑锚式连锁灌注排桩的有限元分析［J］.地质灾害与环境保护，1999（03）：52-56.

［4］吴文，徐松林，周劲松，等.深基坑桩锚支护结构受力和变形特性研究［J］.岩石力学与工程学报，2001（03）：399-402.

［5］姜朋明，蒋志勇，黄海滨.饱和软土地区深基坑变形时间效应的研究［J］.华东船舶工业学院学报，1998（03）：3-5

作者：贾瑞晨 甄精莲 单位：湖南高速铁路职业技术学院