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深基坑开挖引起的坑底隆起变形特点介绍

327 2021-04-26 10:41:16

工程技术人员在计算支挡结构的变形时,常常采用弹性抗力法等方法,这些方法仅考虑水平向土压力引起的支护结构的水平向受力和变形。当基坑开挖深度不大时,这样也许不会产生很大的误差。随着基坑开挖深度越来越大,特别是在软土地区深度达 20~30m的深基坑,甚至 30m 以上的超深基坑,因土方开挖而引起的坑底竖向回弹变形可达数厘米甚至超过 10cm,其工程效应(包括对围护结构的内力与变形、坑外地面沉降、邻近建筑物、道路及地下管线设置以及坑内工程桩的影响)不能随意忽略,有时必须采取措施加以控制。

深基坑的开挖导致基坑底土体隆起主要由以下四个方面构成;

(1)由于土体开挖,由开挖面以上土产生的自重应力被释放,致使基底土产生卸荷回弹。由于地下连续墙、排桩等对土体回弹的约束,在基坑角边处隆起量为最小,基坑中央的隆起量为最大,坑底隆起呈反扣锅底形。

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(2)基坑开挖后,支挡结构向基坑内侧变位,被动区土体类似三轴拉伸状态,由此产生被动区土体的三轴拉伸剪切变形,造成基底的隆起。这部分造成的坑底隆起变形的分布如图 4-1 所示。基底隆起最大点不在基坑最边缘也是因为地下连续墙、排桩等对土体伸长变形的约束。地下连续墙或排桩的抗弯刚度越小、入土深度越小、水平支撑距坑底的距离越大等均会增大因被动区土体因剪切变形而引起的基坑底隆起变形。

(3)地下水绕地下连续墙在坑内产生自下而上的渗流,

当水力梯度较大时,可导致在渗流影响区域的土体作用较大的动水力,从而产生隆起变形。由于此部分渗流力主要作用在坑内邻近地下连续墙的土体,因此,这部分坑底隆起变形的分布与图 4-1 相似。当坑内外水头差越大、自坑外向坑内的渗流路径越小时,因渗流导致的隆起变形越大。

(4)有承压水存在时,在隔水层以上的上覆土重因基坑开挖而减少,从而导致隔水层及隔水层以上土体因承压水的浮托力作用而产生隆起。

对于一定开挖深度的基坑,基坑底实际产生的隆起量大小还与以下因素有关;

(1)开挖影响深度范围内土质条件。当土质软弱时,产生的卸荷回弹、拉伸剪切隆起及变形越大。

(2)坑底被动区加固等措施也可减小被动区的隆起变形。

(3)坑底有工程桩时,可减小以上四种因素引起的坑底隆起变形。

(4)基坑开挖前的坑内降水,或者深基坑分步开挖过程中的分步降水,可对坑底以下土体产生压密作用,增大坑底以下土体的超固结比,从而也可减小坑底隆起变形。

(5)对于以黏性土为主的基坑,基坑底部的隆起量与基坑开挖后搁置时间的长短有关。基坑开挖后应尽量减少基坑搁置时间。