深基坑开挖阶段支护结构受力影响因素探讨

　　摘 要：通过对广州市轨道交通十三号线九标土建工程明挖区间土方开挖阶段基坑可能存在破坏或失效情况进行剖析，进而分析引起这些情况发生的关键性因素，并提出相应的施工控制措施以指导现场施工。

　　关键词：深基坑；失稳；温度应力；影响因素

　　1工程概况

　　⑴围护结构形式

　　广州市轨道交通十三号线九标土建工程明挖区间基坑长约627.627m，宽度为7.44～28.26m，深度为12～21m。为明挖暗埋的一层框架结构。基坑围护结构采用800/1000mm厚地下连续墙，连续墙深度13.5～27.5m，嵌固深度按照不同地质条件分为5m、6m、8m，连续墙采用的内支撑部分为钢筋混凝土支撑、部分为钢支撑，以围护地下连续墙稳定和安全，第一道支撑支顶在连续墙顶冠梁上，其余支撑支顶在钢筋混凝土围檩上。

　　⑵工程地质概况

　　本区间地质为海陆交互相淤泥、淤泥质土层<2-1>及河湖相淤泥质土<4-2B>，主要分布于本次勘察区间的后半段，软土层厚度较大。淤泥、淤泥质土层<2-1>、<4-2B>呈流塑～软塑状，并具有含水量特高、透水性差、压缩性高、高灵敏性、抗剪强度低、承载力低等特征，当发生地震或受其他震动力的影响时，土层结构容易受到破坏，使土的抗剪强度低、承载力大大降低，造成土体下馅或土体的变形，并引起建筑物的下馅。

　　混合花岗岩、混合岩风化残积土层<5Z>、全风化花岗岩<6Z>，具有孔隙度大，浸水容易软化、崩解、溃散的特性。这种特性对围护结构施工、土方开挖有很大的影响。

　　2基坑支护工程在基坑开挖阶段可能存在的破坏或失效情况

　　基坑工程在设计的过程中就会综合考虑各种可能的影响因素，确保其最终能够使得支护结构能够发挥其功能性作用，避免基坑支护结构功能性失效或者结构发生破坏的情况，在这里我们讨论下基坑发生破坏或失效的几种情况：

　　⑴基坑整体失稳：在这种情况下土体中形成了一个滑动面，基坑外部土体、基坑支护结构与基坑底部土体作用形成一个整体一齐丧失稳定性。因此，支护结构失稳后的变形状态是支护结构的底部向坑内移动，上部向坑外倾倒，基坑支护结构之外的土体下沉，基坑底部的土体向上隆起。

　　⑵基坑底部隆起： 在这种情况下表现在基坑底部在土压力作用下发生向上的竖向变形。基坑底部出现土体隆起的原因主要有两种：一是由于基坑开挖后支护结构两侧产生了土压力差，其结果就是基坑底部产生土体塑性流动变形，通常情况下此类变形较大，说明土体中塑性流动情况严重，已经可能影响到基坑的安全性；二是由于土体的卸载所带来的土体回弹，这种情况下回弹变化的数值较小，一般来说不会影响到基坑安全。

　　⑶基坑支护结构滑移失稳：在这种情况下基坑支护结构受到主动土压力作用向着基坑内部发生平移。而抵抗这样的滑移需要靠基坑内部的被动土压力来支护结构底面的摩擦力与支护结构底面的摩擦力使结构不发生失稳。针对本工程中基坑支护结构底部的以混合花岗岩、混合岩风化残积土层<5Z>、全风化花岗岩<6Z>居多，地基土很容易软化、崩解、溃散，使得基坑底部土质变得软弱，则出现滑移失稳的概率将增大。

　　⑷基坑支护结构底部地基承载力失稳：该情况是指支护结构其本身自重较大，结构底面压力过大，致使支撑该支护结构的地基承载力不足，进而引起结构失稳。

　　⑸踢脚失稳：该情况是指基坑设置支撑情况不合理，使得围护桩绕着支撑点的转动。如果支撑架设的位置较高，则支护结构上部将会向基坑外侧发生位移，而支护结构的下部向基坑内部发生位移，最终围护结构下部向另一侧上翻，上部向一侧倾倒，这种情况即为踢脚失稳。

　　⑹支护结构的坑底渗透变形破坏或者止水帷幕功能丧失：该情况是指基坑支护结构的止水帷幕不能起到挡水的作用，使得基坑有渗透、涌水、流土或流沙情况，其结果将导致基坑部分水土流失，在基坑支护结构围护墙外侧地面会发生下沉甚至塌陷，情况严重的将会连带临近的构建筑物发生结构倾斜或者开裂损坏。针对本工程实际情况来说，若出现该种情况主要是由于地下连续墙施工不当以及桩间止水施工不到位所造成的，当然，不排除设计不当和原材料不合格所造成的。

　　⑺基坑支护结构的结构性破坏：该情况是指支护结构其本身出现裂缝、受剪折断或者受压屈服破坏，导致支护结构丧失承载功能。

　　3深基坑支护结构受力影响因素分析

　　周边荷载影响

　　该工程基坑边至围蔽距离为6～8m的距离，特殊地理位置使得施工便道离基坑较近，在施工阶段主要有吊车、商品混凝土运输车等大型机械设备在周边作业，还有一些待转运至基坑临时存放的施工材料。施工便道离基坑较近这一现状使得周边荷载成为支护结构受力影响的重要因素之一。而大型机械荷载和周边堆载并不直接作用于基坑支护而是将自身重力（或在使用过程中产生的超重，如吊车在吊土的过程中产生的力）传递给基坑墙后的土体，增加土体的压力，从而产生对围护墙的侧压力[1]。