佛山地区软土层深基坑围护结构变形控制与周边环境保护

王 骏

（广东省基础工程集团有限公司， 广东 广州 510000）

0 引言

随着“广佛同城”建设的需要，佛山正在开发轨道交通工程，而该地区大多为软土层，具有含水量大、孔隙比高、触变性等特征。因开挖软土层深基坑一般会引起周围地下水位和土体应力状态的改变，产生较大的地面沉降和围护结构变形，从而可能对周边环境造成不利影响。因此，变形控制和周边环境保护在软土基坑开挖中显得尤为重要。

本文通过对佛山某地铁站基坑围护结构变形的监测数据分析，并结合相似地质条件相同支护形式的其他站点的监测数据，探讨佛山软土地区深基坑围护结构的变形特性及相应的变形控制、周边环境保护措施，为今后类似工程的设计和施工提供参考。

1 工程简介

1.1 工程概况

车站结构形式为地下两层单柱双跨，支护体系为800mm厚地下连续墙+三道砼支撑，结构总长215m，标准段基坑宽20.7m、开挖深15.28m，东、西盾构端宽25.1m、开挖深16.23m。从上至下土层为:①素填土、②淤泥质粉细砂、③淤泥质土、④沉积粉细砂、⑤冲-洪地方细砂、⑥强风化岩、⑦中风化岩。基底位于③淤泥质土、④沉积粉细砂、⑤冲-洪积粉细砂，并采用搅拌桩抽条加固，地连墙入⑦中风化岩层不少于1.5m。

图1 平面位置图

地铁车站基坑盾构端、标准段分别距离基坑北侧的城际铁路车站的桩基承台约6.6m和8.4m。城际车站地上三层，其主体为钢筋混凝土框架结构，采用摩擦端承桩，桩长约41米，入弱风化岩层。

1.2 施工情况

地铁车站施工前，城际车站已完成桩基工程，地铁车站目前已完成东、西盾构端第二层土方开挖（离地面6.5m）和砼支撑，并处于停工状态。

2 基坑监测

2.1 监测项目

监测项目：①墙顶竖向位移，②墙顶水平位移，③墙体深层水平位移，④地下水位，⑤周边地表沉降，⑥支撑轴力，⑦桥墩水平位移，⑧桥墩竖向位移。第一层砼支撑完成后采集初始值。

2.2 墙体深层水平位移

随着第二层土方开挖和砼支撑施工，墙体深层水平位移逐渐增大，其中东端头监测数据，如下图：

图2 东端头墙体深层水平位移变化曲线

从上图看出，墙体深层水平位移在模板安装阶段变化速率最大，对应土压力最集中释放阶段。砼支撑浇筑后，监测数据趋于稳定。因此，在基坑开挖中，需做到快挖快撑。

结合其他监测点数据，统计出第二层土方开挖阶段墙体深层水平位移变化情况，侧斜变化范围为1～21.2mm，变化最大位置为开挖面下1～3m，开挖期间变化速率为 1.7～4mm/d，-0.7～0.7mm/d。

其中，监测点ZQT2变化最大，其累计位移量曲线图，呈“弓形”，如下所示：

图3 累计位移量曲线图（注：“+”表示上升）

2.3 周边地表沉降东、西盾构区第二层土方开挖和砼支撑完成后3个月，基坑南侧最大地表沉降累计已从-14.35mm

增至-39.73mm，由此得知，基坑即使停止开挖，坑

外地表也会因软土蠕变和时空效应等因素继续发生沉降。

根据以上监测数据，本站基坑变形情况与其他相邻站点基坑相似，由此预测本站随开挖深度加深会有较大的变形。除降水引起的土体固结变形外, 基坑开挖卸荷效应是引起围护结构变形和地表沉降的主要原因。因此，合理选择基坑开挖方案十分必要。

3 深基坑围护结构变形设计影响因素

基坑开挖卸荷效应除受施工因素有关，还与基坑支护设计有关。

3.1 土体参数

土体参数对地连墙变形起着决定性的作用，高强度的参数可减小作用于围护结构上的土压力，减小墙体的最大水平位移。

3.2 地下连续墙厚度

墙体自身截面刚度对其变形影响甚大。尤其对于土体强度参数低的情况，需适当增加墙体的厚度，可提高其截面抗弯刚度，这样可以减小变形。

3.3 支撑梁竖向间距

间距不合理一方面导致工程成本增加，另一方面给施工带来不便。

3.4 基底加固

基底被动区为软弱土层，使得被动区提供的抗力不足，围护结构产生较大的水平位移。因此，在深厚软土地区，基底加固是减少围护结构水平位移的有效方法。尤其注意，三轴搅拌桩与地连墙之间形成的加固盲区建议选择旋喷桩加固。

4 对周边环境的保护

随基坑开挖深度的加深，将由强度控制为主转为以变形控制为主，同时对周边环境保护的要求也越高。

4.1 基坑自身变形控制

基坑开挖施工中要快挖快撑，减少基底暴露时间，减小基坑开挖卸荷效应，同时要根据监测数据及时采取措施，如增设临时钢支撑，在基底浇筑素砼支撑、增大垫层厚度等。

针对地连墙接缝处理方法：基坑开挖时，将一期槽与二期槽工字钢接头处凿干净后，再通过焊接和膨胀螺栓将钢板贴在接头处。坑外侧接缝处采用注浆处理或旋喷桩止水。

4.2 两站间加固措施

4.2.1 接力顶撑

地连墙与桩基承台间设置临时支撑，当城际铁路桥桩顶位移监测值达到控制值一半时，采用千斤顶主动补偿结构位移，使其位移恢复到正常范围内。

图4 接力顶撑示意图

4.2.2 袖阀管注浆

两站间的土中预埋袖阀管，依据监测数据跟踪注浆，改善土体物理力学参数和提高桩基承载力。[9]

4.2.3 回灌井

坑外布设回灌井，减少因地下水位下降而导致邻近建构筑物的不均沉降或开裂。

5 结论

软土层深基坑施工对变形控制非常重要，需要从设计、施工和监测等方面综合去控制变形，保证基坑的安全和周边环境的安全。