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1、深基坑围护结构变形模式及影响因素分析综述目录深基坑围护结构变形模式及影响因素分析综述12.1 深基坑围护结构形式12.1.1 灌注桩+内支撑22.1.2 SMW工法（劲性水泥土搅拌连续墙）22.1.3 钻孔咬合桩32.1.4 地下连续墙32.2 深基坑围护结构变形影响因素52.2.1 工程地质、水文条件52.2.2 基坑的稳定性52.2.3 设计因素62.2.4 其他因素7深基坑工程意义重大，大面积开挖土方，容易造成深基坑发生变形、失稳,甚至威肋、周围临近建筑物的安全稳定，造成重大经济损失。因此，针对具体基坑工程，须作出合理有效的支护设计，然而支护结构在施工扰动下发生的变形破坏受很多因素影响。
2、因此，本章主要从深基坑变形破坏形式和变形破坏影响因素两大方面展开分析，为深基坑围护结构设计提供依据。2.1 深基坑围护结构形式众所周知，深基坑围护结构大部分承受来自背侧土体的土压力和水位以下的孔隙水压力两种作用。因此，将深基坑支护体系的研究成果从发挥功能角度进行划分，可以分为挡土墙和止水两种。实际工程中，有的围护结构只承受两者之一的作用，有的承受两种共同作用，最常见的为围护结构加止水帷幕，两者构成一个稳定完整的支护体系。深基坑经过多年地发展，己经形成了众多种支护形式，任何一种支护型式都有自身应用范围。比较常见的支护型式主要有：灌注桩+内支撑、SMW工法、钻孔咬合桩、地下连续墙、桩锚式支护结构、
3、土钉墙支护结构、其它型式支护结构。根据深基坑施工经验可知，在进行基坑开挖之前往往需要在基坑开挖面周围人工形成一圈围护结构，用来抵抗主动土压力。本节重点阐述较为常用的几种深基坑围护形式，分析他们的优缺点，便于后面的围护结构方案比选。2.1.1 灌注桩+内支撑该围护结构形式见图2.1。它的优点在于不受拟建场地限制，且施工期间中产生的振动小、噪音污染低，而且自身的刚度强，可以做到就地施工，机械化程度高，不会对邻近环境产生大的不利影响。此外，因为钢支撑可以回收利用，它也比较经济。但是，也存在一定的缺点，比如排桩与内支撑形成的支护体系整体刚度不高，而且不可成为主体结构的一部分，内支撑需要拆卸。目前度多应
4、用于软土地区和黄土地区。图2.1灌注桩+内支撑围护结构形式2.1.2 SMW工法（劲性水泥土搅拌连续墙）该围护结构形式见图2.2。它的优点在于占用场地少；施工速度快；对环境污染小，无废弃泥浆；操作工艺不复杂，容易上手，重要的是对邻近楼房和管线影响程度低；此外，耗用水泥钢材少，造价低，且具有止水和挡土的双重作用。缺点在于自身结构的刚度低，极易出现较大位移。在国内，多用于610m基坑开挖。图2.2SMW工法围护结构形式2.1.3 钻孔咬合桩图2.3钻孔咬合桩围护结构形式该围护结构形式见图2.3。它的优点体现在能够作为主体结构承受作用力的一部分，同时具有止水和挡土两种性能,施工污染少。缺点在于施工工
5、艺较复杂，进度慢，而且深度越大则造价就会越高。应用范围十分广泛，并不受地层条件限制。2.1.4 地下连续墙该围护结构形式见图2.4、图2.5。多应用于沿海软土地区深基坑的结构，优点在于整体刚度大，止水帷幕性能非常好，且可作为主体结构；缺点在于施工工艺较为复杂，机械化程度要求高，且造价高，施工对周边环境影响较大。图2.4地下连续墙施工图2.5地下连续墙围护结构形式科学技术的飞速发展带动着深基坑支护型式的不断更新，深基坑支护工程中涌现出了许多新技术，它们的引进自然也就形成了许多新的支护形式。主要有沉井式、门架式等支护方式。2.2 深基坑围护结构变形影响因素影响深基坑围护结构发生变形破坏的因素很多，
6、正因这些因素地存在，使得深基坑成为一个复杂工程，其稳定性是施工期间技术管理人员最为关心的焦点。从现场实践和大量围护结构变形监测数据可以得到，其主要因素包括工程地质和水文地质条件、基坑几何形状、设计因素、施工因素以及外荷载和温度变化等。2.2.1工程地质、水文条件土层的物理力学性质对基坑稳定性有着很大影响，其决定着基坑周围土体抵抗变形能力的大小。对于软土地区来说，由于土层的强度参数较低致使基坑周围地层发生变形，从而影响到基坑的稳定性；而对于黄土地区，相同围护结构形式下，其深基坑稳定性要好于软土地区。相对于土层性质来说，地下水对围护结构变形的影响更大，主要体现在两个方面：其一，地下水的存在降低了土
7、体的重度及其抗剪强度参数；其二，倘若土体渗透性强，围护结构同时受到土压力和水压力的双重作用，对于围护结构产生的变形影响也会更加明显。对于西安黄土地区，地下水对深基坑的稳定性影响更大，黄土存在湿陷性，基坑开挖时必须保证地下水位在开挖面0.5m一下。因此，进行深基坑开挖及施工时，需进行降水，从而保证干法施工。2.2.1 基坑的稳定性基坑规模对深基坑稳定性的围护十分重要，其围护结构的变形形式和变形特征就越复杂，其空间效应也就更加体现的明显，给深基坑围护结构设计增加难度,也给施工带来难题。规模较大的深基坑一般多出现在换乘站，由于设计要求，基坑的规模不得大，见图2.12。规模很大的深基坑围护结构除了挡土
8、围护结构和必要的支撑系统外，一般还会在围护结构的顶部增加一道冠梁，提高围护结构的整体稳定性。图2.12某地铁换乘站深基坑开挖当地质条件比较差且开挖深度较大时，除了设置冠梁还应在一定深度的围护结构上设置足够的腰梁，减少围护结构的变形，增加围护结构的刚度、整体性和稳定性。进行基坑围护结构设计时应该考虑空间效应，以便能够做出对结构的安全性做出合理的评价，控制成本。2.2.2 设计因素实践证明，设计因素对基坑的影响十份显著，倘若设计不合理，就会增大施工难度，增加施工成本，甚至引起基坑事故发生。据统计，我国由于设计原因造成基坑事故的比例几乎占到整个基坑事故比例的50%,由此可见围护结构设计对基坑变形的影
9、响是多么的大。围护结构设计中需要考虑的因素很多，主要包括围护结构形式、开挖深度、围护结构嵌入深度、支撑的位置和层数、施加在支承上的预紧力大小等。（1）围护结构的形式基坑围护结构的形式从根本上决定了围护结构的刚度，刚度较大的围护结构有助于降低围护结构在土压力作用下所发生的位移。根据经验，盲目的为了减小变形而选用刚度大的围护结构形式也对基坑稳定不利，原因在于刚度过大对控制围护结构变形的作用不明显，徒增造价。因此，再进行设计时，要综合考虑各方面因素，选用合适的围护结构。（2）围护结构的嵌入深度围护结构嵌入深度影响基坑稳定性的一个十份重要的设计参数，在允许范围内适当增加围护结构的嵌入深度，可以达到抑制
10、基坑外部土体移动进入坑内和降低坑外地表沉降的效果，还能阻止坑底部的土体在土压力作用下发生回弹。（3）支撑方案在围护墙挡土作用下，支撑方案也会对基坑的变形造成重大影响，其影响因素包括支撑形式、支撑作用位置和支撑层数等。首先，支撑形式从根本上决定了支撑刚度大小,在合理范围内其刚度越大,抵抗变形的能力越大，自身变形越小，有效控制围护结构变形。其次，支撑的疏密也会对基坑围护结构变形产生重大影响，但是并不是说支撑越多就会越好。经验证明，过多的支撑不但有碍开挖影响工程进度的快速推进，还会增加是工程造价。次外，支撑层数也是支撑方窠确定的一个重要参考因素。（4）支撑预紧力在进行内支撑支护时，必须对其施加预紧力
11、，以便内支撑与围护结构之间紧密相接。施加了预紧力，使得支撑对围护结构有了一个反作用力，当围护结构收到土压力作用而要发生向坑内变形时，内支撑予以阻止，从而有效地控制了围护结构的变形，减少了坑外土体地表沉降，提高基坑整体稳定性。2.2.3 其他因素（1）施工因素施工单位的施工水平和管理水平也会对深基坑变形产生重大影响，根据相关数据统计可知，除了设计原因造成的基坑事故之外，绝大部分的基坑事故发生的根源在于施工水平低或者管理不当。实际工程中，施工因素主要体现在施工方案的选择、施工队伍水平的好坏、开挖后是否及时支护以及施工现场的管理是否到位等。（2）外界荷载在施工场地受限时，在基坑周边常常堆放一些原材料或者设置一些塔吊、搅拌机等临时设施，这些东西自重往往较大，通过土体对围护结构产生压力。
