软土地区深基坑支护结构内力及变形监测研究

林东杰

摘要：在软土地区深基坑施工阶段，支护结构的内力以及变形监测成为保证施工安全的关键，本文在了解深基坑支护体系破坏原因的基础上，结合某具体案例，介绍了支护结构内力与变形监测的基本内容。

关键词：软土地区;深基坑支护;变形

1 深基坑支护结构破坏原因

軟土地区深基坑施工难度较大，具有涉及领域广、工程事故多、造成损失严重等特征。深基坑支护结构破坏不仅会带来工程项目总成本增加，还会威胁施工人员安全。根据现有经验可知，深基坑支护结构破坏的原因主要包括以下几方面：

1.1 基坑与周围的土体本身存在复杂的水文地质条件以及物理学性质，在勘探期间会导致相关数据存在严重的离散性，无法真实、全面的反应土层状况，影响了支护结构稳定性。

1.2 基坑周围具有复杂的施工环境，包括道路、地下管线以及邻近构筑物等，这些会对基坑周围围护结构产生影响。

1.3 支护结构的选型不合理。根据现有工程项目的施工经验可知，基坑支护结构的选择受实际开挖深度以及土体物理学性质的影响，除此之外还需要考虑地下水位、周围环境等因素的影响。但是在施工中部分单位对基坑支护结构施工的知识了解甚少，随意选择支护结构，导致最终施工质量不满意。

1.4 主动土的压力大于设计值

在深基坑支护结构中，土压力是影响结构设计的重要因素，而在实际上，受软土层影响，土压力从深基坑开挖施工一直到地下结构完成的过程中是不断变化的，主要表现为：①因为气候因素变化，雨季或者地下管道漏水造成地下水位上升，相应的降低了土壤的内摩擦角，摩擦力下降，造成基坑的侧土压力增加，致使制度结构变形、破坏。②由于施工场地是有限的，在施工期间所挖出的土方以及工程项目所需要使用的混凝土、钢筋堆放在场地周围，基坑周围地面严重超载，引发变形。③施工作业期间的方法不规范，例如挖土机与支护桩的距离太近，造成支护桩承受了较大的侧向力，最终造成变形。

2 深基坑支护结构内力及变形监测案例分析

2.1 案例简介

在某建筑项目中，采用了地下连续墙的支护结构施工工艺，开挖深度16.13m，端口部位墙身32m，基层支撑第一道使用了混凝土支撑方法，其余使用钢支撑模式，支撑部件之间的水平间距为3m;在开挖面以下的钻孔灌注桩长度为40m，插入深度3m;标准段为靠管线侧裙边使用了5.0m+3.0m@3.0m抽条加固模式。土层的相关数据见表1。

2.2 数据计算与实测结果比较

本次项目中在利用有限元程序计算不同情况下连续墙水平位移的情况后可以发现，随着工程项目施工的开展，连续墙的位移变化趋势与典型的“大肚型变化”规律之间存在相似性，并且水平位移的最大位置出现在基坑开挖面附近;而根据地下连续墙水平位移的有限元计算值及和实测值对比结果可以发现，通过考虑时空效应原理的有限元算法，计算的结果与墙体变形相对接近。这是因为该方法通过时空效应原理，依靠等效被动抗力系数来反应土体的变化的复杂性，例如不良地质的加固特性以及其他各种施工工况所产生的不良影响。除此之外，随着工程项目施工以及空间、时间因素影响，如土壤的压力会随着不同工序施工而发生变化。例如在本次研究工程项目中发现，因为测斜初值测量时间开始在第一层土体开挖与圈梁施工完成后，所以开挖第一层土体的水平位移未加以考虑，若加上开挖第一层土体的水平位移量，这种方法能够让两者之间的结果更加契合，具有可行性。

同时在通过有限单元计算支护结构的弯矩变化情况下，根据研究结果可以发现，在本次项目中，随着工程项目开展连续墙施工之后，其弯矩变化与墙的深度变化之间存在相互性，但是线路的光滑程度之间还存在着一定的数据差异，而造成这一情况的主要原因是高阶导数本身的连续性，所以在拟合后的弯矩通常不会发生突变情况，并且有限元计算后所发现，在每个工况下，保证弯矩的最大值一直处于开挖面附近的1.0m-1.5m范围内。

2.3 地下连续墙厚度变化对支护结构稳定性影响

本次项目中为了能够进一步了解地下连续墙厚度对支护结构变形的影响，分别选择600mm、700mm、800mm、1000mm四个指标来计算连续墙变形，在保证其他参数相同的情况下，则地下连续墙的位移参数及有限元分析如图1、图2、图3所示。

根据案例项目的数据可以发现，当地下围墙的厚度从0.6m增加至1.0m的过程中，围墙的水平位移情况明显减小，这一结果说明，增加地下连续墙的厚度是控制位移的有效手段;但是随着墙体厚度进一步增加，通过增加围墙厚度来控制位移的效果明显下降（见图2）。除此之外，随着墙体厚度增加，地下连续墙的弯矩也会进一步增加。但是在工程项目中，还需要考虑工程造价的影响，所以在墙体强度、稳定性满足预期的情况下，适当的增加墙厚度是控制位移的有效方法，本次项目中将墙的厚度控制在0.8m，实现了墙性能与造价的最优化。

3 结语：

在软土地区的基坑开挖支护施工中，通过监测支护结构内力及变形能够为整个工程项目的顺利开展提供数据支持，全面提高施工质量，所以值得关注。

参考文献：

[1]侯海清.深基坑支护结构内力监测技术及应用[J].广东土木与建筑，2018，25（08）：84-86.

[2]张宇.装配式预应力鱼腹梁钢支撑在深基坑支护中的应用[J].建筑技术开发，2017，44（12）：70-71.