深厚软土地层中深基坑支护结构变形分析与应对措施

郧哉粤晕郧阅韵晕郧粤砸悦匀陨栽耘悦栽哉砸耘悦陨灾陨蕴耘晕郧陨晕耘耘砸陨晕郧广东土木与建筑Vol.26晕燥援5MAY圆园19深厚软土地层中深基坑支护结构变形分析与应对措施秦泳生

（广州市设计院广州510620）

对软土地区基坑支护结构摘要：以某深基坑在深厚软土地层条件下支护结构的变形为背景，结合理论计算与现场实测数据，

提出深厚软土地层下支护结构设计及施工方面的注意事项，同时将分析结果应用于其他类似工程，减少的变形情况进行分析对比，

深厚软土地区深基坑开挖风险，为后续类似工程积累经验。

关键词：深厚软土；支护结构；监测数据；变形；设计总结中图分类号：TU354；U231；TU93文献标志码：A文章编号：1671-4563（2019）05-036-04

QinYongsheng

（GuangzhouDesignInstitute

Guangzhou510620，China）

Asthebackgroundofanalyzingthedisplacementoftheprotectionstructurebasedonmonitoringdataunderdeepmollisolcondi-tionsinsubwaystation，combinedwiththetheoreticalcalculationandfieldmeasureddata，alsoanalysisedandcontrastedthedisplacementofprotectionstructure，proposeddesigningandconstructionmattersthatneedattention，appliedtheresultsofanalysistotheothersimilarprojectsatthesametime，reducetheriskofstationunderdeepmollisolconditions，accumulateexperienceforsubsequentsimilarprojects.deepsoftground；supportstructure；monitoringdata；deformation；summaryofdesign在深厚软土地区进行深基坑开挖，往往存在较大的安全风险，本文拟从设计角度分析某深基坑施工过程中基坑变形的原因及特点，阐述在施工过程中采用的成功措施，并通过基坑监测数据的分析总结经验，指导后续基坑土方开挖作业，进一步保障基坑安全。

1.2

图2为地质纵剖面图，地质从上至下土层分别

工程地质条件

〈2-2-1〉为：〈1-1〉素填土、〈2-1〉淤泥质土、淤泥质粉

〈2-3〉〈2-2〉细砂（或中粗砂）、〈2-1B〉淤泥质土、淤泥〈3-5〉质粉细砂、〈3-4〉圆砾（或卵石）、〈7-2〉强风化

连岩、〈8-2〉中风化岩。基底位于〈2-1B〉淤泥质土层，续墙底位于〈8-2〉中风化岩层中。本工程地下水位埋

深较浅。每年4耀10月为雨季，大气降雨充沛，水位会地下水位随之下降，明显上升，而在冬季因降水减少，水位年变化幅度为2.5耀3.0m。实测钻孔静止水位埋深为0.80耀3.00m，平均埋深为1.42m。

〈1-1〉素填土〈2-1〉淤泥质土基底〈2-3〉中粗砂〈2-2-1〉淤泥质粉细砂〈2-1B〉淤泥质土层〈2-2〉淤泥质粉细砂连续墙底〈8-2〉中风化岩〈7-2〉强风化岩卵石〈3-4〉圆砾〈3-5〉1

1.1

工程概况

周边环境

17.58m，如图1所示。

某基坑总长209.00m，宽度为19.70m，深度约为

图2

Fig.2

图1Fig.1

基坑总平面FoundationPitPlane

基坑地质纵剖面

FoundationPitGeologicalLongitudinalSection

土层物理力学参数如表1所示。

1.1，变形控制保护等级为一级。围护结构设计使用年

本基坑安全等级为一级，基坑侧壁重要性系数为

主体基坑周边最近的建筑物为村民民房（3A），距离为50m，在两倍基坑深度范围以外。基坑周边均为荒地及鱼塘，无地下市政管线。

作者简介：秦泳生（1988-），男，大学本科，工程师，主要从事轨946853292@qq.comE-mail：道交通结构设计工作。

限为2年。主体结构采用明挖顺作法施工，基坑挡土

结构采用800mm厚地下连续墙加内支撑的支护形其中要求进入中风化岩层不少于1.5m。基坑开挖式，

前采用基坑内深井降水，地下连续墙兼作止水帷幕。

第1道混凝土八围护结构标准段采用3道支撑：

36

圆园19年5月第26卷第5期秦泳生：深厚软土地层中深基坑支护结构变形分析与应对措施MAY圆园19Vol.26晕燥援5字撑（主撑700mm伊900mm+肋撑500mm伊700mm），第8002道混凝土八字撑（主撑1000mm越mm伊1000mm），第3道支撑为伊钢1支200撑

mm+（609肋撑道16混凝土mm）；两支端撑（盾700构扩mm大伊头900采用mm3），道第混凝土2道耀支第撑3：道第，支1t撑（800mm伊1000mm）。

表1

土层物理力学参数Tab.1

PhysicalandMechanicalParametersofSoil

天然

直接快剪

固结快剪

岩土分层及名称

密粘聚内粘聚内摩

渗透

g·cm度

摩-3力c擦角力〈1〉人工填土--8.0kPa12.0毅12.0kPac擦角系数

15.0毅m·d-11〈2-2〉淤泥质粉细砂1.753.020.06.025.0

2〈2-2-1〉淤泥质粉细砂1.85--22

--284〈3-5〉冲洪积卵石层2.350

40.0--

--30〈7-2〉强风化泥质粉砂岩

2

40.025.0----0.58-2〉中等风化泥质粉砂岩2.58

15030.0--

--

0.15

4m，搅拌桩基底采实用桩三水轴泥搅拌桩掺量不进应行小抽于条加22固豫，，

量不空加桩固水深泥度掺

为0.8形（MPa应小于8豫，加固后桩体无侧限抗见图，作3、图为基4）底。

下的一道支撑体系，控制压强度连不续低墙于

变三轴搅拌桩加固（850@600），加固深度4m1500钻孔灌注桩牛腿图3

基底加固平面图

Fig.3

FoundationPitReinforcementPlan

19.7m〈1-1〉〈2-1〉〈2-2〉混凝土支撑钢支撑〈2-1B〉基底线三轴搅拌桩加固〈2-2〉0.8m连续墙〈7-2〉1500承载桩〈8-2〉图4

基坑标准段地质横剖面Fig.4

GeologicalSectionofStandardSectionof

FoundationPit

2现场施工情况与连续墙变形情况及分析

本基坑的深厚淤泥质土层基本位于基底以下，基

底以上基本为淤泥质粉细砂层，

在第2道支撑以下的土方开挖前，围护结构深层水平位移实测值（见图5）基本与理论计算值相同，

但从第2道支撑开始往下到底板土方开挖时，实测基坑变形值与理论计算值差异

性逐渐显现。

02第1层混凝土支撑46第1~2道支撑土方开挖前第2层混凝土支撑第2~3道支撑土方开108挖12第3层钢支撑第3道支撑至基底土方开挖1416基底位置182022242628303234-10010位20移30量4050mm60708090图5

基坑监测变形图

Fig.5

FoundationPitMonitoringDeformationMap

本基坑从第2道支撑到第3道支撑土方开挖期间，连续墙深层水平位移最大累计值达到10~20mm，变形速率基本维持在3~10mm/d，均大于现行规范咱1-3暂的要求，且变形最大位置位于基坑底部，在开挖的2d内坑底位置连续墙累积变形迅速达到70mm，变形速率

基本维持在5~20mm/d，对基坑安全造成严重影响咱4暂。

3理论计算与实测数值分析

针对变形远远超过计算变形值，

为研究深厚软土情况下的变形情况，对设计输入进行分析。

监测数据显示当基坑开挖完第3层土方，并架设完成第3道钢支撑工况下，基坑东端连续墙发生的最大变形点为ZQT11，位于21轴位置，此工况下当时连续墙最大变形已经达到102.50mm，与原理论计算值相3.1

差很原大，因此首先对原设计参数进行复核连设计计续墙最算

。

大变形ZQT11对应钻孔为SK-08，

原设计计算〈2-1B〉淤泥质土层参数采用勘察报告直接快剪值（粘聚力c=9.0kPa，内摩擦角=5毅，m=4）进行

设计。内力位移包络如图6a所示。

根据上述计算结果，

对应开挖到第3道支撑的工况下连续墙计算位移值为19.38mm，架设第3道支撑后计算位移值为18.93mm，复核计算结果均小于目前实3.2

测值结参102.50合考国内宁波mm。其地他区参软土数对地区比咱分析

5-6暂经验，宁波地区软37

土地

〈圆园19年5月第26卷第5期广东土木与建筑MAY圆园19Vol.26晕燥援5层与本项目地质情况相类似，根据宁波地区的某基坑详勘报告，淤泥层的内摩擦角

=8.5毅（固结快剪参数），

粘聚力c=14.4kPa，标贯实测击数为1，m值为2.03。

对软土层采用宁波地区的参数进行计算，理论计算开挖至第3道位置，未架设第3道钢支撑作用下，

连续墙变形为29.45mm，架设完第3道钢支撑后，连续102.50墙变形为28.97mm，低于连续墙内mm目前最大变形力位。

移包络计算结果如图6b所示。

1.45102030支反力kN39.72-30-150位-27.32~0.251530-1300-650移mm-1214.51~887.5306501300-850-425弯矩kN·m-613.36~773.930425850剪力kN訳原设计

1.45102030支反力kN39.72-54-27位-48.04~0.2502754-2000-1000010002000-1100-5500移mm-1812.07~1635.70弯矩kN·m-522.12~986.335501100剪力kN訴参考宁波地区参数

图6

内力位移包络图

Fig.6

EnvelopeDiagramofTheoreticalCalculation

ofInternalForceDisplacement

3.3

由于反设计与基坑的现变场形监远远测数大据于对设计比分析

值，

为保障基坑安全，预判基坑可能发生的位移值，对基坑监测数据进行反分析咱7暂，

利用同济启明星对已有的监测数据进行反设计，分析得出〈2-1B〉淤泥质土层的m值反分析

值为0MN/m（4此时土层等效于水），此计算结果计算出来的支护结构水平位移最大值为92.7mm，远小于现场实测值，且不符合土力学的理论，故认为m值并非造成基坑变形过大的主要原因。启明星反设计拟合

数据结果如图7a所示。

另外，基坑变形的结果显示最大位移发生下底板以下约5m位置，与常规基坑设计出现的最大变形在基坑底部的计算结果不符，因此对坑底加固土的加固效果作为分析对象，在不考虑基底加固土的作用下，启明38

星的反设计计算结果如图7b所示，其变形与实

测0.22情况MN/m趋势相同。此时淤泥质土层的反分析值为m=

4，说明基地加固土并未达到预期效果。

050101510520152030252535304035-20246840-505101520吟=69.50mm位移mm2吟=100938.43mm位移mm2注：绿色訳线为监m=0测时位移；红色线为支护结訴构m位=0.22移；吟MN/m4

为监测点处的监测位移与计算位移差值的平方和。

图7位移与基坑深度关系图

Fig.7

DisplacementVariationwithPitDepth

4基坑变形应对措施

从基坑的变形情况及数据分析结果，

可以认为主要原因是由于本项目淤泥质土地层稳定性较差，淤泥质土层触变性强，开挖后主动土压力集中释放，

连续墙变形速率较大，且基本在开挖2d内完成主要变形。另一方面基底加固土未达到有效的支顶作用，

为保障基坑安全，抵消基底加固土的实效作用，要求施工单位立即组织架设钢支撑，并在连续3d监测速率稳定

后，进行实施试验性开挖，目的为确定连续墙最终位移值100mm，以指导后续施工，并将变形控制值放宽到80~通过。

试验段的开挖，发现在深厚软土地层条件

下，最大变形出现在第3道支撑~基坑底部土方期间，

具体8m）情，连况续为：墙在开深层挖第水平位1~2移最道大支累撑计土值方（为开10~35挖深度mm7~开挖第2~3道支撑土方（开挖深度11~13m），最大累

；10计值mm/d达到；开30值挖第~100达到3~100~200基mm坑，底开部挖mm土期，方（间开变开挖挖形期深速间度率变16~18达到形速率m3）达，~

最大累计到5~20mm/d，个别点位达到40mm/d。连续墙变形最

大位置在开挖面以下3~5m。最大变形位移曲线如图8所示。

试验段监测数据显示基坑在第3道支撑~基坑底部土方开挖期间连续墙存在变形过大的风险，为保障工程安全，实施过程中要求施工单位严格按照方案咱8袁9暂，开挖过程中分别采用在第3道钢支撑及底板之间增

设一道临时钢支撑、增设基底素混凝土支撑、坑外降水等措施控制变形，如图9、图10所示。

通过分析试验段的监测数据，后续施工过程中严格控制开挖跨度，第一时间架设钢支撑、施加基底以

圆园19年5月第26卷第5期秦泳生：深厚软土地层中深基坑支护结构变形分析与应对措施MAY圆园19Vol.26晕燥援5下地梁，纵观整个基坑开挖过程，

地梁很好的发挥了基底支撑的作用，使基底变形出现反弯点，基坑变形趋于稳定，变形速率在0.8~1.5mm/d。连续墙变形情况

如图11所示。

02第1层混凝土支撑46第2层混凝土支撑第1~2道支撑土方开挖前10812第3层钢支撑第2~3道支撑土方开挖1416基底位置第3道支撑~基底土方开挖182022242628303234-50-5位40移85量130mm175220250图8

试验段累计位移曲线图

Fig.8

CumulativeDisplacementCurveofTestSection

图9

现场增加临时钢支撑

Fig.9

TheFigureofAddingTemporarySteelSupportonSite

209.0m基坑底下增设一道素混凝土地梁牛腿由连续布置改为间隔式布置图10

混凝土地梁平面布置图

Fig.10

TheFigureofPlaneLayoutofConcreteFloorBeams

5深厚软土地层条件下基坑变形设计总结

在深厚软土地层条件下进行土方开挖，

淤泥质土层的应力释放十分迅速，其触变性大，支护结构受其影响变化速率急速增加，这就要求在施工过程中更加要注意监测数据需实时反馈咱10暂、

土方开挖方案需严格控制土方开挖分段长度，保证支撑及时施工，遵循“快挖快撑快速行成结构”

的施工原则。本工程为了抵消基底加固实效情况下引起基坑的变形，采用了增加第3道临时钢支撑和增设地梁等措施予以保障基坑安全，通过实际的施工情况反映这两种方式的综合运用对控制连续墙的变形有至关重要的作用，基坑的变形可以较为有效地得以控制。

02第1层混凝土支撑46第2层混凝土支撑10812第3层钢支撑1416基底位置182022242628303234-200位20移40量mm6080100图11

施工地梁后连续墙变形图

Fig.11

TheFigureofDeformationofDiaphragmWallafterConstructionGroundBeam

另外，建议在后续类似软土地层基坑工程施工

中，合理增加支撑的道数，减少竖向支撑的间距，这种方案虽然对施工作业不便，但对于控制基坑变形，

保证基坑安全是非常有用的。在支撑道数无法增加时，采用混凝土地梁或者增厚混凝土垫层，

能较好地起到基底临时支顶作用，而且效果明显。

参考文献

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