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基坑外地表沉降形态

348 2021-07-28 09:39:56

在 1969 年 Peck对大量排桩和板桩等围护结构的基坑实测数据进行了研究,他认为坑外地表沉降曲线形态和三角形状相似如图 2.1 所示。根据变化曲线可以看出沉降最大值出现在基坑边缘处,离基坑边缘越远沉降越小。根据开挖的土质条件和施工条件可以大致将曲线的变化形式大致分为三种情况∶当对于开挖质量较好的砂土和硬粘土时,从图得出沉降最大值处于开挖深度(H)的 1%以下; 当对于开挖质量较差的软土以及延伸坑底以下很深处时,其地表最大沉降值多达 2%H 以上;当对于开挖基坑底部有少量的软土时,其沉降最大值为 1%~2%H。因经验曲线相对比较保守故常用于地表沉降的初步预算。

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在 1990 年时 Clough & O'Rourke 是根据不同土层工程地表沉降数据进行研究,总结出开挖不同土层后地表的沉降规律如图 2.2 所示。在进行砂土和硬粘土基坑开挖时,基坑外的地表沉降大致呈三角形状分布。砂土在基坑外地表沉降影响范围大致为 2H,硬粘土在基坑外地表沉降范围大致为 3H,其地表的最大沉降值基本位于基坑边缘处。软粘土及中等硬粘土在基坑外沉降区域为 2H,距基坑边缘 0.75H 处出现地表沉降最大值,其基坑支护的刚度和坑底抗隆起情况决定最大值的大小。

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在 1993 年时 Ou et al.3535通过考虑围护结构变形的形式和大小提出了基坑外地表的沉降形态表现为三角形和凹槽形。以三角形为沉降形态的最大沉降值主要出现在墙边,以凹槽形为沉降形态的最大沉降值主要出现在距基坑边缘一定距离位置处。Hsieh 在 Ou et al的基础上,论述了主影响区域和次影响区域均应在三角形和凹槽形沉降的景响范用围内, 并目以 4H 宽度为沉降景响区域,

主、次沉降影响区域均为 2H,如图 2.3 所示。对于三角形状在距基坑边缘 2H处的沉降最大值为 0.1,在墙边出现最大沉降位移。对于凹槽形在距坑边距离 0.5H 处会出现地表沉降最大值,而墙边出现的沉降位移为 0.5 倍最大沉降值,在距坑边缘 2H 处有与三角形形态相同的地表沉降值。

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由上可知,开挖基坑对地表沉降的影响范围与基坑开挖深度成 4 倍关系,但地表沉降在坑边影响范围较小成2 倍关系,并在基坑深度 2倍以外沉降将呈现出逐渐较少的状态。此外,从工程实际上说,开挖土层的条件、支护结构类型、支撑形式以及围护结构的水平位移都会影响地表沉降值。因此,在开挖基坑过程中,可以通过对围护结构的变形来预测基坑外地表的沉降。