摘 要：軟土地區(qū)深基坑開(kāi)挖支護(hù)驗(yàn)算以土力學(xué)計(jì)算為主。目前雖然土力學(xué)在學(xué)術(shù)界研究存在學(xué)術(shù)爭(zhēng)議，但在工程實(shí)踐中深基坑支護(hù)驗(yàn)算理論可認(rèn)定為成熟理論。

　　但深基坑支護(hù)驗(yàn)算涉及土質(zhì)、土力模型甚多，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)、模型選擇不當(dāng)，均影響驗(yàn)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，增加了實(shí)際施工的不安全性。本文旨在通過(guò)杭甬客專寧波東站客整所桑田路立交中橋工程實(shí)踐，將理論計(jì)算數(shù)據(jù)與工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，以求發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律或關(guān)系，為日后深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)提供工程實(shí)踐依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)參考。

　　關(guān)鍵詞：軟土深基坑 沉降位移變形 基坑支護(hù) 數(shù)據(jù)對(duì)比

　　1 工程概況

　　寧波東站客整所桑田路立交中橋位于寧波市江東區(qū)，屬海積平原。工程包括四孔框架和U型槽，自既有寧波東站桑田路立交中橋右側(cè)U型槽接出。U型槽和主體框架基坑深度6.7m(自營(yíng)業(yè)線路基面至基底)，北側(cè)臨近營(yíng)業(yè)線為寧波東站站線8道，基坑邊至線路中心9.5m�；�坑尺寸46m(順橋向)×(40~50m)(橫橋向)。

　　針對(duì)桑田路立交中橋基坑縱向跨度較大，無(wú)法加橫撐， U型槽為整體結(jié)構(gòu)以及臨近營(yíng)業(yè)線等特點(diǎn)，擬于營(yíng)業(yè)線40m范圍內(nèi)采用懸臂式鉆孔樁排樁支護(hù)，攪拌樁隔水。鉆孔樁長(zhǎng)度23m，直徑80cm，樁間距1.0m，樁頂至基底5.2m。

　　現(xiàn)場(chǎng)平面情況如圖1 所示，剖面情況如圖2所示(按最不利情況)。

　　圖1 寧波東客整所桑田路立交中橋現(xiàn)場(chǎng)平面圖(單位：m)

　　圖2寧波東客整所桑田路立交中橋基坑剖面圖(單位：m)

　　2 驗(yàn)算的模型選取

　　基坑驗(yàn)算過(guò)程涉及參數(shù)很多，選擇不同的參數(shù)或模型都會(huì)影響驗(yàn)算結(jié)果。本文通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)的對(duì)比，以求找出該地區(qū)更接近工程實(shí)際的力學(xué)模型，為日后類似基坑工程設(shè)計(jì)提供實(shí)踐參考。

　　對(duì)比數(shù)據(jù)：基坑位移量、沉降量和基坑穩(wěn)定性。

　　對(duì)比模型：水土合算與水土分算的對(duì)比，經(jīng)典土壓力法與彈性土壓力法的對(duì)比。

　　模型說(shuō)明：

　　(1)水土合算與水土分算

　　水土合算：加權(quán)平均重度時(shí)，水位以下采用飽和重度，即浮重度，考慮水浮力作用。

　　水土分算：水位以下水壓力單獨(dú)考慮。采用如下計(jì)算公式，水壓力計(jì)算模型按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》只考慮靜水壓力。

　　主動(dòng)土壓力：

被動(dòng)土壓力：

 ，

　　式中：mj ——計(jì)算參數(shù)，當(dāng)z_j時(shí)，取m_j＝z_j；z_j≥h時(shí)，取m_j＝h；

　　hwa——基坑外側(cè)水位深度(m);hwp——基坑內(nèi)側(cè)水位深度(m);h——基坑深度(m);

　　hwa——計(jì)算系數(shù)，hwa≤h時(shí)，取1;hwa>h時(shí)，取零;γw——水的重度(kN/m³)。

　　(2)經(jīng)典法與彈性法土壓力基本模型

　　3 土壓力計(jì)算

　　該工程計(jì)算工況有兩種，工況1為：受營(yíng)業(yè)線影響區(qū)域鉆孔樁防護(hù);工況2：不受營(yíng)業(yè)線影響鉆孔樁防護(hù)。本文以受營(yíng)業(yè)線影響區(qū)域鉆孔樁防護(hù)計(jì)算數(shù)據(jù)為例。

　　3.1土壓力分析及參數(shù)確定

　　桑田路立交中橋所在地質(zhì)土層參數(shù)如表1所示。層厚、重度、浮重度、粘聚力(水上/水下)、內(nèi)摩擦角(水上/水下)、與錨固體摩阻力取值均根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告確定。

　　表1 土層參數(shù)表

　　注：m為彈性法計(jì)算系數(shù)：m=(0.2f2-f+c)/d，d為基坑底面位移量沉降值，取10mm。

　　3.2土壓力計(jì)算

　　采用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120-99)所述土壓力計(jì)算方法計(jì)算：計(jì)算過(guò)程不詳述，計(jì)算結(jié)果如圖3所示：

　　圖3 水土合算、合算模型土壓力計(jì)算結(jié)果

　　3.3 支護(hù)體系檢算理論值

　　3.3.1土壓力(合力)、位移、彎矩、剪力

　　(1)水土合算模型，彈性土壓力法與經(jīng)典土壓力法計(jì)算結(jié)果如圖5

　　(2)水土分算模型，彈性土壓力法與經(jīng)典土壓力法計(jì)算結(jié)果如圖6

　　(3)基坑支護(hù)體系位移量計(jì)算結(jié)果如表2

　　3.3.2地表沉降量、穩(wěn)定性驗(yàn)算

　　分別對(duì)水土合算、水土分算模型的地表沉降量進(jìn)行計(jì)算，沉降量分別采用三角法、指數(shù)法和拋物線法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表3所示。

　　分別對(duì)水土合算、水土分算模型的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，分別對(duì)整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性和抗隆起穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。

　　整體穩(wěn)定性計(jì)算采用瑞典條分法，應(yīng)力狀態(tài)采用總應(yīng)力法，條分法中的土條寬度為1.0m;抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算公式為Ks=Mp/Ma,Mp為被動(dòng)土壓力對(duì)樁底的彎矩，Ma為主動(dòng)土壓力對(duì)樁底的彎矩;抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算采用Prandtl(普朗德?tīng)?公式，即：

　　穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表3所示。

　     4  現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)

　　4.1觀測(cè)設(shè)置及觀測(cè)規(guī)則

　　觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置于鉆孔樁冠梁頂部，電沖錘打孔埋入觀測(cè)點(diǎn)，保證其與冠梁同時(shí)移動(dòng)。杭州側(cè)冠梁長(zhǎng)40m，埋入3點(diǎn)，自北向南編號(hào)為G1~G3;寧波側(cè)冠梁長(zhǎng)50m，埋入4點(diǎn)，編號(hào)G4~G7，共埋入7點(diǎn)，如圖1所示。

　　觀測(cè)方法：全站儀測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)初始值讀數(shù)，基坑開(kāi)挖時(shí)(后)再測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)讀數(shù)，所得讀數(shù)與初始值讀數(shù)對(duì)比得到平面位移及沉降量。觀測(cè)頻率為每2小時(shí)觀測(cè)1次。

　　4.2觀測(cè)數(shù)據(jù)

　　基坑范圍較大，并非一次開(kāi)挖完成，各觀測(cè)點(diǎn)開(kāi)挖后第一次數(shù)據(jù)均為對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)位基坑挖至基底后半小時(shí)內(nèi)測(cè)得，以后每2小時(shí)觀測(cè)1次。

　　由于第4次以后的觀測(cè)位移值均接近為0，變化曲線收斂，表6中只顯示前3次的觀測(cè)結(jié)果。另外，基坑實(shí)際穩(wěn)定性良好。

　　表2 各觀測(cè)點(diǎn)當(dāng)期位移及累計(jì)位移(單位：mm)

　　4.3 觀測(cè)值與理論值對(duì)比

　　本文通過(guò)平面位移、地表沉降、基坑穩(wěn)定性三個(gè)方面的對(duì)比，以求觀察水土分算、合算兩種模型與實(shí)際數(shù)據(jù)的契合度，從而得出哪種模型更接近與該工程地質(zhì)實(shí)際。

　　表3 理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比表(單位：mm)

       注：經(jīng)典法無(wú)法計(jì)算平面位移。穩(wěn)定系數(shù)以大于1.2為穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

　　5 結(jié)論

　　從表2的數(shù)據(jù)中可以看出：基坑開(kāi)挖后，基坑支護(hù)體系的主要水平位移量及地表沉降是在開(kāi)挖后的很短時(shí)間內(nèi)完成的(約20分鐘)。這一結(jié)論表明：對(duì)位移量有較高要求的基坑，開(kāi)槽加撐的及時(shí)性非常重要。

　　由于該基坑為一側(cè)不封閉基坑(南側(cè)放坡)，因此約靠近南側(cè)的觀測(cè)點(diǎn)顯示的位移、沉降量越大。對(duì)大面積不封閉基坑，還應(yīng)考慮不封閉端冠梁剛度減小帶來(lái)的影響。

　　從表3的對(duì)比分析來(lái)看，該工程基坑采用水土合算法更接近于工程實(shí)際，而水土分算模型的土壓力明顯較水土合算模型土壓力大，因此對(duì)支護(hù)體系的要求相對(duì)較高，且兩種計(jì)算模型在計(jì)算時(shí)均較實(shí)際偏安全，水土合算平面位移計(jì)算值為239>max(G1：G7)=230.6(mm)。從安全角度講理論外力越大，實(shí)際支護(hù)體系越安全。但同時(shí)，在施工中利用技術(shù)理論設(shè)計(jì)出最經(jīng)濟(jì)且安全的基坑支護(hù)措施又是施工單位獲得效益的源泉，也是技術(shù)人員工作的重要組成部分。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 中華人民共和國(guó) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程，JGJ 120-99，1999

　　[2] 劉建航、侯學(xué)淵著，基坑工程手冊(cè)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.4

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