倪 欣，徐書平，霍曉蘇，涂 耀，左 磊

(武漢工業(yè)學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，湖北武漢430023)

軟土是一種復(fù)雜的工程材料，其特殊的物質(zhì)成分和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)決定了軟土復(fù)雜的工程特性。在過去的土力學(xué)［1］研究中，土體被假定為彈性體，后來逐步發(fā)展到把土體作為一種彈塑性體來進(jìn)行研究。但是，無論是作為彈性體還是彈塑性體考慮都不添加時間因素，即假設(shè)變形是瞬時完成的。然而在工程實踐中，基坑設(shè)計使用時間往往較長，實際變形情況與設(shè)計并不完全相符，因此工程中的時間因素也是很重要的，比如軟土的蠕變［2-4］效應(yīng)就不能不予以考慮。

1 基坑維護(hù)的設(shè)計方案與監(jiān)測

1.1 工程概況

武漢中心位于武漢王家墩中央商務(wù)區(qū)財富核心區(qū)西南角，緊鄰規(guī)劃中的夢澤湖。武漢中心占地約2.81公頃，總建筑面積359270.94 m2，其中，地上建筑面積272652.53 m2，設(shè)置1300個機(jī)械式停車位，建筑高度438 m，層數(shù)為88層。

該工程的基坑平面如圖1所示，自地表以下的土層分布如表1所示。

圖1 武漢中心基坑平面圖

表1 場地土的物理指標(biāo)

本工程±0.000 m=23.100 m，目前自然地坪設(shè)計相對標(biāo)高約-1.200 m，基坑開挖深度17.8 m。本基坑工程場地水文地質(zhì)條件復(fù)雜，工程場區(qū)原為武漢王家墩機(jī)場，場地周邊及地下均無明顯建(構(gòu))筑物。

1.2 設(shè)計方案與施工

本工程經(jīng)綜合考慮確定支護(hù)方案如下。

基坑EABC段側(cè)標(biāo)高-5.900 m以上采用SMW工法［5-6］樁懸臂支護(hù)，局部增設(shè)兩排豎向花管;標(biāo)高-5.900 m—-13.000 m采用1∶1.5卸土放坡，局部淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土采用水泥攪拌樁加固，坡腳冠梁頂設(shè)置2 m高擋墻，堆碼沙袋進(jìn)行反壓;在-13.000 m—-19.700 m處，采用樁徑1000 mm、樁間距1200 mm的鉆孔灌注樁外加一道預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 武漢中心EABC段剖面圖

基坑CDE段紅線外為業(yè)主后期開發(fā)用地，且場地較為開闊，基坑擬采用一級SMW垂直及二級放坡卸土至 -10.000 m，卸土寬度33 m，結(jié)合樁徑1000 mm、樁間距1200 mm的鉆孔灌注樁外加一排預(yù)應(yīng)力錨索的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 武漢中心CDE段剖圖

基坑挖土遵循先撐后挖的原則，盆式、分層、抽條、對稱開挖。土方開挖過程中，盡量縮短基坑無支撐暴露時間。土方開挖過程中保證上層錨索強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后才進(jìn)行下一階段的土方開挖。

1.3 變形監(jiān)測與結(jié)果

為保證基坑工程的信息化施工，本工程做了基坑現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測點布置如圖4、圖5所示，部分測點水平位移如圖6、圖7所示，樁體位移如表2所示，側(cè)斜結(jié)果如圖8、圖9所示。

圖4 武漢中心位移與沉降監(jiān)測點平面布置圖

圖5 武漢中心側(cè)斜監(jiān)測點平面布置圖

圖6 A1-1—A25-1水平位移監(jiān)測結(jié)果

圖7 A1-2—A25-2水平位移監(jiān)測結(jié)果

圖8 C3-1測斜監(jiān)測結(jié)果

圖9 C3-2測斜監(jiān)測結(jié)果

表2 樁體水平位移監(jiān)測結(jié)果

2 基坑變形特征分析

一級平臺下設(shè)計攪拌樁加固時，只起到局部抗滑擋淤的作用［7-8］，對位于攪拌上部的軟土的變形沒有約束，這是設(shè)計加固時沒有考慮基坑局部穩(wěn)定性(即一級平臺的變形)對工法樁的變形的影響。

根據(jù)變形觀測結(jié)果及典型地質(zhì)剖面的力學(xué)性質(zhì)，對基坑周邊各部位變形特征分析如下。

2.1 工法樁鎖口梁變形觀測結(jié)果

①北邊鎖口梁：變形穩(wěn)定。

②東邊基坑近北端，有蠕變變形，其中A6-1、A7-1、A8-1有變形;其中A8-1最大。

③東南鎖口梁：變形繼續(xù)，最大為5 mm/d。

④西南：無變形。由于永久車道所在，形成反壓，無變形。

2.2 工法樁下平臺水平位移觀測結(jié)果

基坑北面，即A1-2—A5-2，穩(wěn)定。此平臺無變形。

基坑?xùn)|面，即A6-2—A9-2，根據(jù)觀測結(jié)果，最大變形為2 mm/d，表明平臺不穩(wěn)定，繼續(xù)發(fā)生蠕變變形。

2.3 鉆孔灌注樁觀測結(jié)果

根據(jù)觀測結(jié)果，目前樁的變形在允許范圍以內(nèi)。由于樁前土還沒有開挖，此值只能說明上部土層的緩慢變形對樁端的影響。可以推測出，若樁前土進(jìn)行開挖，樁端由于應(yīng)力釋放，會繼續(xù)變形。

2.4 基坑測斜成果分析

①北側(cè)：北邊大部地段穩(wěn)定，變形較大的地段為北邊靠東端，即測點C3-1/C3-2所在地段。

基坑外側(cè)變形特點：變形不符合基坑變形特點。從變形曲線上推斷，工法樁從地表下5 m至7.5 m，發(fā)生了較大的水平滑移變形，證明工法樁已發(fā)生破壞。

工法樁下平臺(一級平臺)變形，屬典型的基坑開挖造成應(yīng)力釋放，在主動土壓力的作用下的變形。

②東邊：此段是目前重要點進(jìn)行控制的地段，基坑頂面垂直變形超過30 cm。水平變形在基坑頂?shù)臏y點變形與工法樁下平臺變形特征明顯不一致?？禹敎y量所反應(yīng)的位移矢量方向向下為主：即垂直方向變形分量大于水平方向的變形分量，表明土層出現(xiàn)滑移變形，與邊坡的位移矢量特征一致。而工法樁下平臺的變形，是水平方向矢量大于垂直方向矢量，這與基坑變形的位移矢量特征一致。

③東南側(cè)：南側(cè)變形與基坑位移矢量特征一致。水平方向矢量大于垂直方向矢量的變形。

④西南側(cè)：目前停止了相應(yīng)的基坑開挖活動，數(shù)據(jù)無。

⑤西側(cè)：為永久車道，目前穩(wěn)定。

3 基坑變形機(jī)理分析與結(jié)論

根據(jù)上述分析，由于一級平臺主要由軟土組成，基坑開挖出現(xiàn)向基坑內(nèi)的蠕變變形，導(dǎo)致工法樁前的被動抗力降低，從而加劇工法樁的變形。另外，由于基坑開挖，旁側(cè)荷載降低，導(dǎo)致地面下7.6 m以下軟土承載力下降，產(chǎn)生過大的水平位移與垂直向變形，使工法樁樁前土產(chǎn)生滑移趨勢的變形。

對基坑北邊東端，變形機(jī)理與基坑?xùn)|側(cè)相同?；悠渌囟蔚淖冃螜C(jī)理，也與基坑?xùn)|側(cè)變形機(jī)理一致。

綜上所述，由于軟土變形較大，基坑設(shè)計計算中的參數(shù)對于軟土部分而言，存在一個強(qiáng)度衰減?；佑脧椥曰驈椝苄缘挠嬎惴椒ㄔO(shè)計時，有時會與實際工況不相符。特別是對于大型工程，基坑暴露時間較長的情況，存在計算結(jié)果與實際結(jié)果差異偏大的問題。因此，了解軟土的蠕變規(guī)律，在土的本構(gòu)模型中加入蠕變性，合理選取基坑設(shè)計計算中的參數(shù)，對于軟土深基坑工程顯得非常重要。

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