软土地基中深基坑设计与处理

摘要：随着我国经济的不断发展，越来越多的建筑工程项目投入建设使用，地基作为施工的根本，对其做好施工设计，就有着重要的现实意义。本文对如何做好深基坑的设计及相关处理做了详细的分析论述。

关键字：深基坑；支护设计；处理

中图分类号：TU471.8 文献标识码：A 文章编号：

一、引言

近些年来，由于对城市地下空间的开发利用，深基坑工程日益增多。因为基坑一般都位于已有建筑物的密集城区，开挖基坑的土体变形受周围环境影响较大，并且基坑设计具有很强的工程地区经验性，所以，如何对其结构进行有效合理的设计就显得至关重要。

二、深基坑的设计及处理

（一）深基坑支护设计

1、基坑支护类型

（1）排桩内支撑支护

排桩大多为冲、钻孔灌注桩，SMW工法及地下连续墙或预应力管桩。内支撑系统根据平面形状有角撑式、角撑对撑式、水平拱圈式等多种布置方式。支撑材料有钢梁和钢筋混凝土梁二种。这种支护形式大多用在软土层较厚、且基坑深度较深的工程，基坑深度在6m-10m之间多采用一道支撑，大于10m的采用二道支撑。内支撑的布置应尽量简单，以方便基坑机械挖土和地下工程施工。其优点是支护系统较安全可靠，缺点是基坑挖土和地下室施工较为不便，一旦有某个节点破坏将导致整体失稳。

（2）桩锚支护

这种支护方式主要适用于场地土层性能较好或软土层较薄的场地。对基坑深度较大的工程，岩土锚杆的参数如下：与水平夹角在15o-40 o之间；长度在35m以内；设计轴向抗拔力一般小于600kN；锚筋材料有钢筋或 3-4条钢铰线；大多采用2次高压注浆工艺，第2次注浆一般大于2MPa。

（3）喷锚支护

这种支护方式是锚杆、钢丝网、喷射混凝土相结合的联合支护形式，适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土。常用在单层地下室、且淤泥较薄、地下水较少的基坑。但不适用于含水丰富的粉细砂层沙砾卵石层，不能用于自稳能力极差的厚淤泥层，基坑深度不宜大于12m。

（4）水泥土重力式围护墙

水泥土重力式围护墙常被称作重力式挡土结构，但实际由不同于一般的重力式挡土墙。建造在软土地基上的这类围护墙不但需要足够墙厚形成重力墙，而且必须要有一定的插入深度。因为这类挡土结构的稳定性不是完全依赖于墙体自重，而在很大程度上依赖于随插入深度急剧增大的墙前被动土压力。水泥土墙施工时无振动，无噪声，无泥浆废水污染；施工操作简便、成桩工期较短，造价较低；隔水防渗性能较好；基坑开挖不需要支撑拉锚，基坑内干净整洁，空间宽敞，有利于开挖及后期结构结构施工。

（5）组合型支护

当基坑内有几种深度，或者土层分布变化较大，或者基坑各侧的环境条件有较大差别时，可因地制宜地采用不同的组合方式，以充分发挥各种材料及支护机构形式的优越性，降低工程造价。

2、软土地基深基坑的支护技术

由于软土地基的深基坑在开挖之后由于支护结构周围的土层由于土体的压力以及水压等出现非平衡的现象，导致周围的墙体产生向坑内位移的现象，引发基坑外侧土体的整体变形以及周围结构的破坏。所以，在设计的过程中应该合理的选用支护技术，对支护结构的变形等来予以合理控制，确保整个施工过程以及环境安全等不会受到外部压力等的影响。

（二）基坑地下水的设计处理

基坑工程施工对场地周边环境影响较为普遍，其主要表现有：建筑物倾斜，或产生裂缝，甚至造成危房；地面工程破损；地下管线破裂。究其原因，除基坑支护结构变形过大、失稳问题外，主要是大面积深层降水引起大量沉降和严重不均匀沉降所造成。

1、基坑降水的影响

基坑施工开挖前，常对基坑进行降水和排水处理，由于地下水的抽取，将导致降水井周围水位下降，孔隙水移除孔隙水压力消散，土中孔隙逐渐密实，有效应力增大，而孔隙的压密的直接结果即导致土体发生变形，并最终引发地表沉降。与此同时，由于降水而导致的土体有效应力增大也将在一定程度上提高了坑内被动区土体的强度及变形模量，对基坑的变形有一定的影响。除了施工过程中的降水外，基坑开挖前的降水也可造成墙体的水平位移和地面沉降。

2、地下水渗流的影响

由于基坑的降水，基坑及周边土体中的地下水将存在一定的水头差，由此将引发渗流现象。地下水在土中流动时，受到土颗粒的阻力而消耗能量，并导致水头损失，同时地下水对土颗粒施加反作用力，推动土颗粒发生位移，这种地下水作用在土体颗粒上产生的拖拽力即称为渗流力。由于渗流力的存在，土体内部的有效应力发生一定的变化，并由此对变形产生一定的变形影响。当渗流作用较强时，将带动土中颗粒发生移动，并引发流土、管涌等现象，当渗流较为严重时可能导致基坑发生局部或整体失稳，导致基坑发生破坏。

3、土体固结的影响

基坑开挖过程,由于坑内土体的挖除，坑内及周边土体的应力将发生变化，孔隙水压力也将由此发生变化，随着基坑施工的进行，土体逐渐固结，土中的超孔隙水压力逐渐消散，有效应力随孔隙水压变化而变化逐渐趋于稳定，达到最终的固结状态，在这个过程中，土体单元将发生一定的应变，而在宏观上即体现为加快的变形。此外，软粘土的流变特性在基坑的施工过程中将对基坑的变形产生一定的影响。

4、地下水的控制方法

地下水控制方法依据《建筑基坑支护技术规程》可分为集水明排、降水、截水和回灌等形式单独或组合使用。

（三）土方开挖处理

1、开挖方法 由于支护体系内支撑设计充分考虑到基坑挖运土机械化施工的需要，以圆拱形钢筋砼环梁作为支护体系的内支撑，充分利用砼的受压特性，使得基坑平面内无支撑区域达75%以上，为挖运土的机械化施工提供了良好的作业条件。

2、土方开挖措施

（1）借用场外飞地作为临时工程材料堆场及加工厂、土方随挖随运，以实现基坑四周的零堆载，同时基坑周边严禁停滞大型机械。

（2）基坑开挖采用分段、分层相结合并以分层为主的开挖方法，分层开挖厚度严格控制在2m之内；开挖至水平支撑位置后，及时跟进支撑系统钢筋砼的施工，以尽快形成水平支撑体系；在支撑系统砼未达到设计强度等级前，严禁进行下一道土方的开挖。

（3）土方开挖必须严格按施工方案的顺序均衡推进，严禁乱挖以保证支护体系均匀受力。施工中配备专职人员进行测量控制，及时将基槽开挖下口线测放到槽底，以控制开挖标高，避免超挖。

（4）每一阶段基坑土方开挖，在支护结构前均留置适量的被动土，待基坑内侧土方开挖完毕后再挖除此部分土体，以减少基坑支护结构变形和荷载的积累。

（四）基坑变形监测

（1）监测内容：支护桩顶部水平位移16个点、周围地面沉降11个点、深层水平位移7个点、周边建筑沉降19个点、支撑轴力6个断面、支撑立柱沉降/隆起5个点、坑外水位6个孔。

（2）监测频率：基坑开挖初期，每隔1d～2d监测一次；基坑开挖接近坑底及后一周内，每天监测1次；基础底板施工期间，每隔1天监测1次；基础底板浇筑完毕后，每隔2d～3d监测一次。

（3）变形观测：拟建基坑自从联网抽排地下水开始，即对拟建基坑边坡的变形进行了变形观测，实测表明最大变形发生在基坑北侧中部，也即荷载最大和受力最不利区域，最大侧向变形约14mm，与变形计算基本一致，桩顶由于采用水泥搅拌桩做止水帷幕，相对变形较大，在北侧由于管线渗漏影响，该区域坡顶侧向变形及竖向沉降均达到了20mm，是变形最大区域，但其下部桩顶变形并不明显。

三、结束语

在对基坑进行设计时，应当结合施工场地工程地质条件、水文地质条件等周围环境的特点，制定出合适的设计方案，并且在建筑施工的过程中，还要根据工程的具体情况，对各个施工环节进行控制，以保证其施工质量。

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