- 文献综述(或调研报告):
80年代末,基坑围护成为建设的新趋势之一。在建筑物稠密的城市中心,深基坑的开挖成为岩土工程的一个重要课题。基坑围护体系,是一个土体、支护结构相互共同作用的有机体,由于周围建筑物及地下管道等因素的制约,对支护结构的安全性有了更高的要求。不仅要能保证基坑的稳定性及坑内作业的安全、方便,而且要使坑底和坑外的土体位移控制在一定范围内,确保邻近建筑物及市政设施正常使用。
深基坑工程是涉及到土力学、流变学、结构力学、钢筋混凝土结构等多门学科,是一项综合性的岩土工程问题。主要涉及到土层性质、支护结构、支撑形式、 地基处理、地下水防治以及环境影响等方面,目前研究的课题主要有:土压力理论、支护结构内力和变形的计算理论、基坑失稳破坏的机理等方面。对于深基坑工程问题,目前国内外己有很多研究成果。下面仅就几个主要方面进行简单的回顾。
深基坑开挖过程中会对地表产生一定的影响,并引起地表变形,为研究基坑开挖带来的地表变形规律,李淑等人对北京地铁30个明挖车站的现场实测数据进行统计分析,发现基坑开挖过程中,地表最大沉降值随开挖深度的增大而增大,随插入比的增大而减小。开挖不仅会使地表产生沉降,还会导致地面隆起,但隆起值随开挖深度的加大而减小,因此建议深大基坑采用倒撑以控制变形。
在深厚软黏土地层中,深基坑的稳定与变形的控制难度更大。应宏伟、杨永文监测了杭州深厚软黏土中某深大基坑,发现平面规模对杭州深厚软黏土中基坑的变形影响不容忽视,基坑周边沉降最大值位于基坑中部附近,纵向沉降影响范围大于基坑开挖范围。随开挖的进行各深度的孔压逐渐减小,且深层的减小幅度大于浅层,坑外地基内由于开挖卸荷产生了负超静孔压。
基坑开挖同时也会引起临近区域地埋管线的附加受力与变形,甚至引起管线的破坏。张陈蓉等人基于位移控制理论,对板式支护体系由于基坑开挖而引起的周边自由土体位移场的分布规律进行了探讨,认为随着开挖深度的增加,基于对管线的保护,围护墙的变形与开挖深度比值越来越小。而同一开挖深度,对不同水平距离的管线,其变形控制要求的大小与管线处于土体沉降区域有关。
软土地区基坑内降水不当以及施工方法不对、精度不够导致的围护结构渗漏会引发很严重的破坏。魏仕峰等人发现顺逆作结合法对基坑围护结构侧移和墙后地表沉降的控制能力介于逆作法和顺作法之间,顺作法基坑围护结构最大侧移点埋深大于顺逆作结合法基坑和逆作法基坑,随着开挖深度的增加,顺逆作结合法基坑墙后地表沉降影响范围逐渐增大。
基坑支护结构除了满足自身强度要求外,还需满足变形要求。徐中华等人根据上海软土地区80个钻孔灌注桩围护的深基坑工程案例有关数据,系统地分析了基坑开挖引致的灌注桩变形性状。得到以下结论:灌注桩的最大侧向位移随着开挖深度的增加而增大,随着墙底以上软土厚度的增加而增大,随着支撑系统刚度的增大而减小,与首道支撑深度位置无明显的关系,而钢筋混凝土支撑和钢支撑在控制墙体的变形上没有明显差别。
目前应用广泛的有限元法在基坑工程中效果显著,但是其预测围护墙后方的地表沉降的能力较差。王卫东等人收集了上海软土地区 35 个具有墙后地表沉降实测资料的深基坑工程案例,从统计角度研究了深基坑的墙后地 表变形性状。发现最大地表沉降随着开挖深度的增大而具有增大的趋势,最大地表沉降随着墙后软土层厚度的增大而增大,随着坑底抗隆起稳定系数的增加而减小,而与围护墙的插入比及支撑系统刚度的关系不大。
