软土地区深大基坑卸荷变形机理分析

软土地区深大基坑卸荷变形机理分析

王敬敬

杭州市勘测设计研究院有限公司、 310000

摘要：本文对导致深大基坑卸荷变形情况出现的成因进行分析，并结合基坑卸荷试验结果，提出针对软土地区深大基坑卸荷变形的控制措施，从根本上保障深大基坑开挖施工质量与安全。

关键词：软土地区；深大基坑；基坑卸荷；变形机理

引言：在实际施工过程中，当出现基坑卸荷情况时，将会引起基坑的围护结构变形、坑内土体隆起安全系数下降以及加剧坑周地表沉降等问题，进而导致一系列施工质量问题发生，为后期工程施工埋下安全隐患。在明确导致深大基坑卸荷变形情况出现成因的前提下，如何采取有效控制措施，是目前各相关人员需要考虑的问题。

1.导致深大基坑卸荷变形情况出现的成因

通过对此方面情况的调研与分析，基坑卸荷变形主要分为小变形与大变形两种形态。大变形状态表现：虽然基坑未处于坍塌状态，但会因基坑的围护结构变形以及坑周地表沉降严重引起建筑开裂、道路沉降以及环境被破坏等问题，此时的基坑结构稳定性不足。插入基坑的围护结构深度较浅，且用于支撑基坑的结构体系不完善，致使围护结构出现严重渗漏问题。小变形状态表现：基坑的围护结构与坑周变形虽然沉降未高于10cm，但对敏感度较高的建筑物或者地下管道等均有着明显的影响^[1]。

基于上述基坑卸荷变形的两种形式，导致深大基坑卸荷变形情况出现的成因，具体表现在以下几个方面：

（1）围护结构变形。除力学性能可以导致围护结构产生变形问题以外，该结构自身刚度、插入基坑的深度以及支撑体系稳定性等均是导致基坑卸荷变形情况出现的主要因素。

（2）坑内土体隆起。基坑开挖面积及深度直接影响基坑一次性卸荷量与卸荷时间，一次性卸荷量过大或过小均会促使坑内土体隆起，进而引起基坑卸荷变形情况出现。

（3）坑周地表沉降。施工所在区域的地质条件、且无大面积渗漏问题存在是导致坑周地表沉降的影响因素，除这方面影响因素外，还包括基坑的围护结构沿着某侧方向位移以及坑内土体隆起。当坑周地表沉降问题过于严重，将威胁后续基坑施工安全。因此，需要加强基坑卸荷变形控制，降低该情况出现对周围环境的负面影响。

2.软土地区深大基坑卸荷变形试验及卸荷变形控制措施

2.1基坑卸荷变形试验

首先，对施工所在区域的软土进行采样，基于相关理论知识，开展基坑卸荷变形试验，明确卸荷比与坑内土体回弹量的关系，以及基坑卸荷回弹量与卸荷时间的关系，在此基础上对基坑卸荷变形机理进行分析与研究。

其次，在试验过程中对基坑卸荷变形情况出现所产生的各类数据进行计算，根据计算结果显示，发现基坑卸荷后，坑内隆起的土体回弹有着明显的变化规律，当基坑开挖深度达到15m左右时，此时基坑卸荷坑内土体回弹影响及范围最明显，将其设置为强回弹区。通过对基坑内的土体回弹开展变形测试，发现卸荷时间也影响着坑内土体回弹特性，当位于开挖下部的土体自身应力超过基坑卸荷极限值，此时坑内土体回弹量增加，回弹量越多，说明基坑卸荷时间越长。因此，在实际施工过程中，施工人员应关注基坑开挖深度，当完成三分之二的开挖深度时，需要提升卸荷施工效率，减少坑内土体回弹量，并结合现场施工情况采取针对性措施达到控制坑周地表沉降严重化目的，实现的周边环境的有效保护。

最后，由于软土地区深大基坑开挖深度较大，继而使得基坑卸荷量变大，当出现基坑卸荷变形情况时，将会加剧坑周地表沉降问题，若不能及时对其进行处理，影响范围进一步扩大，则会对周边设施及环境造成严重影响。精准评估基坑卸荷变形对坑周地表沉降的影响，为解决软土地区深大基坑卸荷变形问题提供参考依据。

2.2基坑卸荷变形控制措施

通过开展深大基坑卸荷变形试验，结合试验结果，并在已有深大基坑施工经验的基础上对拟定施工设计方案加以改进和优化，从设计与施工两个方面切入，加强对软土地区深大基坑卸荷变形控制。具体操作如下：

一是，设计方面。（1）对深大基坑所在区域的地质条件、水文条件进行勘查，在实际勘查工作中，需要对软弱土层、砂性、粉性土以及夹砂土层状态给予高度关注，切实掌握基坑内外水利关系；（2）对插入深大基坑的围护结构深度进行确定，并要保证抗隆起的安全系数与施工规范要求相一致，在原有围护结构设计的基础上新增针对性防护措施，并对加剧坑周地表沉降的影响因素综合考虑，如微承压水、承压水的状态；（3）由于被保护对象性质差异，所采取的变形控制措施也各不相同，通常情况下，为了有效降低坑内卸荷回弹情况出现概率，施工人员可根据现场具体施工情况，选择合适的土体对基坑回弹区内有着明显影响的部位进行加固处理。用于支撑基坑的柱状自身锚固深度应高于基坑回弹区临街深度，其目的从根本上提升整个基坑支撑结构稳定性，确保深大基坑施工安全；（4）针对软土地区深大基坑施工设计方案优化，基于上述试验结果，确定影响深大基坑卸荷变形的主要参数，对软土地质条件下的深大基坑开挖施工进行模拟，分析产生卸荷情况下的深大基坑其围护结构变形情况、基坑内回弹区土体情况以及受到此方面作用影响的坑周地面沉降情况，并对具体变化情况进行预估，收集与整合此过程所产生数据信息，为改进与优化深大基坑施工设计方案提供参考依据，实现对基坑周边环境变形问题的有效控制

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二是，施工方面。（1）针对软土地质条件下的深大基坑开挖施工，在正式施工前，施工人员应根据工程建设性质与施工技术要求对施工过程中所需泥浆进行合理配制，同时做好相应防护措施，降低槽壁坍塌、缩径等情况发生几率。同时进一步提升深大基坑的围护结构防渗透性，切实解决施工中一直存在的流砂泄露、漏泥等问题；（2）基于信息化技术，搭建信息化施工管理系统，实现对深大基坑施工动态化监管，达到对基坑卸荷变形的有效控制作用效果。围护结构、工程桩、基坑内加固等均属于深大基坑开挖前需要做好的施工准备工作，因此，在实际施工过程中，应严格按照既定施工流程依次完成施工作业，合理设计各施工环节，确保每个施工环节有序衔接。另外，尽可能缩减在无支撑情况下基坑在现场内暴露的时间，加强对基坑侧向变形控制；（3）为了确保深大基坑开挖施工安全性，施工单位需要结合现场实际施工情况，详细制定突发事故应急预案，并确认基坑排水系统功能是否完善，针对围护结构这一类易渗漏的部位加强止水防渗控制，从而降低此方面情况对基坑周围地表沉降所产生的影响。

结束语：综上所述，由于基坑开挖深度较大，使得基坑卸荷量也随之增加，再加上受软土地质条件影响，致使实际施工过程中，在基坑卸荷作用下，促使坑周地面沉降问题加剧，降低施工安全性。基于此，针对该地质条件开展深大基坑卸荷变形试验，结合试验结果提出与制定针对性控制举措，切实降低基坑卸荷变形对周边环境产生的不利影响，保障软土地区深大基坑开挖施工质量与安全。

参考文献：

[1]邹强. 软土深基坑开挖面变形机理研究[D].湖北工业大学,2021.

[2]陶阳平,侯德军. 黏性土深基坑侧向卸荷变形特征研究[J]. 土工基础,2019,33(04):492-494+509.