软土地区围护墙体变形成因与深基坑变形控制

王建望，王文军

（1.延安大学，陕西 延安 716000；2.中铁广州工程局集团有限公司，广东 广州 511458）

随着国家城镇化建设步伐的不断加快，各项基础设施都在不断完善与改进。在进行基础设施建设的过程中，容易遇到各种地质问题。因此，鉴于深基坑工程对于不同的地层条件与施工环境要求较高，文章根据软土地区深基坑围护墙变形的监测数据对围护墙变形的曲线进行分析，得出地表沉降的曲线以及影响的范围，并结合实际的工程，对软土地区工程深基坑挡墙的水平位移进行数据监测，研究连续墙最大水平位移与地表沉降之间的关系，从而得到软土地区的基坑变形特点。

1 工程概况

某地铁车站采取明挖法进行深基坑开挖施工，基坑长约230m，宽23.5 ～25.6m，深度约为18.5m，安全等级为一级。基坑支护结构采用地下连续墙支撑围护结构，使用4 道竖向支撑的方式进行墙体支撑围护。对地下连续墙施工完成后，需要对车站中的土层进行地基加固。标准段采用双轴搅拌桩进行加固，端头采用三轴搅拌桩进行加固。在施工之前对周围的环境进行调查，基坑的周边没有重要的建筑设施，但是车流量较多，道路下方埋有砼污水管，在基坑开挖范围内。地层基底部分为淤泥土，地下水位埋深2.5 ～4.1m，施工现场中岩土有素填土、杂填土、粉质黏土等。

2 深基坑施工监测

对基坑进行开挖的过程中，采用分层、分段的方式进行开挖。同时，为了更好地区分施工情况，采用从上向下的方式进行基坑土层开挖，表层土开挖工况为第一施工阶段。根据施工现场的基本情况与施工进度，可以将基坑土方开挖分成不同的阶段，如表1 所示。

表1 基坑开挖施工阶段

3 监测结果

研究工程测点，需要选择基坑中间或者两头的围护结构，在基坑的不同方向或者变形最大的地方，选择水平相同的监测点进行监测。不同的水平监测点其曲线不同。不同阶段的端头监测点如图 1 所示。

图1 深层水平位移时程曲线

分析图1 可以看出，深层位移变化的曲线属于内凸式变形，围护墙顶部的位移幅度较小，有延伸至坑外变形的迹象，而且最大水平位移发生在基坑开挖面5m 的地方。随着土方开挖的移动，其基本情况与施工的工况相似，但是最大水平位移的数值比常规变形移动的数值略低。常规的围护墙变形曲线中，最大位移的位置一般在基坑开挖面以上的区域中，表示在该工程中，围护墙的最大水平位移的位置与常规变形曲线变化有所不同。分析整个施工过程，围护结构的变形较大，除了在端头的位置设置测点以外，其他的测点平均最大的位移保持在60mm 的范围内，并且基坑的中部位置位移最大，最大变形能够达到100mm 以上。分析曲线变形图，在基坑的第2 层土方开挖中，围护的结构就已经发生了变形；当土方开挖到深度为5m 时，变形的数据也会随之发生变化，并且会超过预设的范围；当第3 层、第4 层土方开挖时，围护结构的变形就会越来越大，直到封底之后，变形的趋势才会逐渐稳定，不会再发生较大的变化。

4 围护墙体变形的原因

4.1 真空降水

在进行土方开挖的过程中，如果混凝土支撑底部与垫层之间存在缝隙，就需要立即采取相关的措施进行补救。通过对施工现场进行调查可得，出现缝隙的原因是在进行基坑开挖的过程中出现了真空降水的情况。真空降水会造成淤泥土发生收缩，而软土的固结会提高淤泥土强度，也会导致基坑土体发生沉降，从而造成基坑内土体与连续墙之间存在缝隙。因此，真空降水对围护墙体变形影响较大。

4.2 被动区与墙体没有贴合

被动区加固对变形曲线的位置有较大的影响，如果考虑被动区加固，围护桩最大水平位移将会出现明显降低，变形曲线的最大值发生在基坑开挖的基础上，并且基坑开挖需要具备一定的高度。如果不考虑被动区加固的作用，则变形曲线的最大水平位移将会出现明显增加，从而造成最大水平位移的位置发生沉降。

4.3 土方超挖

在基坑开挖的过程中，一旦土方发生超挖的情况，支护措施架设不及时，将会造成围护墙发生位移。在实际的土方开挖过程中，要根据施工现场的情况以及土方开挖的施工流程进行施工，如果出现超挖的情况且没有及时架设，将会引起围护桩的变形。因此，围护桩发生变形与土方超挖后不及时架设有着十分紧密的联系。

4.4 地层不对称

支护结构土层之间存在一定的差异，如果一侧软土层较厚，且是交通要道，将会非常容易受到车载的影响，从而增加围护结构的变形程度。

5 深基坑变形控制措施

按照“源头控制”的理念，对深基坑进行变形控制需要贯穿于施工的整个过程中。基坑变形控制不能仅仅局限在最初的工程开挖阶段，还需要考虑其他的因素。

5.1 围护结构施工调整

在灌注桩钻孔施工时，为了减小钻孔桩灌注施工过程中所带来的影响，高架基础承台需要采用跳孔进行施工，并有间隔的分阶段进行，以保证工程质量。在高架下旋喷施工时，可以采用三重管旋喷，根据监测的数据以及施工过程中所得到的参数适当地降低高压泥浆所带来的压力，以保证提升速度不会过快，降低高压旋喷桩所带来的干扰，从而达到最终的施工目的。

靠近承台基础的区域内，旋喷桩桩位尽量要靠近灌注桩，以减少对高架基础的影响。拟定桩位设置在灌注外切线外侧100 ～200mm，根据实际的施工条件做相关的细节调整。靠近承台区域内，施工顺序采用跳打，保证一序和二序的施工间隔＞24h。

5.2 支撑体系调整

在工程基坑标准段设置钢管支撑，在设置的过程中需要考虑到支撑体系对基坑变形所带来的影响，如图2所示。钢管支撑布置的原则要以连续墙为主，将其设置成H 形，基坑围护结构采用混凝土进行填充，以增加支护结构的稳定性。在进行钢管支撑的安装过程中，要遵循一定的开挖原则，时间控制在要求范围内，每一段的开挖长度要保证在6m 的范围之内。

图2 钢管支撑

5.3 坑内加固与局部逆作

高架桩基是混凝土定制的方桩，且桩的接头位置与基坑的开挖面深度位置刚好，采用必要的措施对接头水平位移的位置进行限制。坑内被动区加固能够有效地控制基坑变形，除了基坑围护结构的方案，还可以采用坑内地基加固的方法对深基坑变形进行控制。基坑内部在高架投影的范围之内可以采用高压旋喷桩的方法进行加固，要求抗压强度qu≥1.5MPa，加固的深度保持在1m以上，加强围护结构的支撑效果。

5.4 混凝土实体填充

在圈梁连成整体的基础上，将土体换位混凝土，混凝土与承台的接触面使用油毡进行有效隔离，使高架承台与基坑圈梁形成一个整体，用来支撑基坑两侧，防止基坑的内部出现更大的位移，对高架桥台与围护墙体的差异不进行控制。

6 结束语

综上所述，诸多因素会造成围护墙发生变形，从而造成基坑周围的地表发生较大的地表沉降变形。因此在基坑开挖的过程中，不仅需要注意围护墙的变形，还要对深基坑的变形进行有效地控制而基坑开挖的环境与坑外土体的变形规律有一定的联系，可以根据基坑与桩基的位置关系确定开挖的类型，并将桩基作为重点的保护政策，从而保证工程建设的质量。