深基坑支护地表沉降数据分析
水泥土搅拌桩支护基坑变形影响因素分析
水泥土搅拌桩支护基坑变形影响因素分析摘要：以上海市某地下一层，基坑采用水泥土搅拌桩基坑为例，应用ABAQUS 模拟分析了水泥土搅拌桩支护的基坑开挖对基坑周边土体变形影响范围、周边路面沉降、深层土体变形的规律。
在此基础上，分别研究了搅拌桩墙体厚度、搅拌桩长度、型钢插入长度对周边路面、深层土体变形的影响，为上海地区类似基坑项目的设计、施工提供了参考。
关键词：深基坑水泥土搅拌桩有限元位移上海地区属于长江冲积平原，典型的软土地区，土质较差，土体承载力低、地下水位极高，因此上海地区深基坑设计和施工难度很大。
水泥土搅拌桩支护形式成本低，止水性能较好，对周边构筑物、地下管线等的影响较小。
在施工过程中对土体的扰动较小、污染及噪声均较小。
其主要适用于饱和软粘土，加固深度从几米至几十米，在软土地区基坑开挖深度为5-7米的基坑中应用广泛。
在上海地区，地下一层，周边环境不太复杂的基坑基本均采用水泥土搅拌桩支护。
而在实际工程中，理论研究远远落后于工程实践，因而不能很好的指导设计与施工。
笔者以上海某基坑开挖深度为5.4米的典型基坑，应用ABAQUS有限元软件，模拟分析了水泥土挡墙的变形及周边地表变形规律，并在此基础上对基坑变形的影响因素进行了研究分析。
1.工程背景背景项目基坑开挖面积为120m×80m，开挖深度为5.4m，基坑围护设计采用φ700mm @500mm双轴水泥土搅拌桩挡墙悬臂支护形式，有效桩长14m，水泥土挡墙宽度为4m，挡墙最内侧和外侧两排搅拌桩内各插一根28b槽钢，槽钢长度为L=12m，挡墙面层采用200mm厚C20混凝土压顶，压顶板内配ф8@200双向钢筋，坝压顶宽度为4m。
场地内土层分布及物理力学指标如表1所示。
本工程基坑开挖深度为5.4m，共分为两个工况，工况1：基坑开挖至地表以下-2m位置；工况2：基坑开挖至坑底-5.4m标高。
表1各材料的物理力学指标/(°)2.数值模拟与监测数据对比分析2.1数值计算模型应用大型有有限元软件ABAQUS对本工程基坑开挖过程进行模拟分析。
天津地铁6号线车站深基坑开挖下围护结构及墙后地表变形特性分析
天津地铁6号线车站深基坑开挖下围护结构及墙后地表变形特性分析许树生;侯艳娟;刘美麟【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2018(042)001【摘要】依托天津地铁6号线金钟街站深基坑工程,采用FLAC3D对基坑开挖及支护全过程进行数值模拟,并对其关键影响因素及墙后地表和地连墙变形的相关性进行系统分析.研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,开挖深度对变形的影响增大,地连墙最大侧移位置不断下移,地表最大沉降点位置逐渐远离基坑边缘;地连墙侧移、地表沉降随基坑长宽比的增加有增大的趋势,但最终数值趋于平缓;基坑插入比对基坑变形控制作用较小,而地连墙厚度对基坑变形控制作用明显;随着支撑刚度的增加,地连墙侧移、墙后地表沉降呈现减小的趋势,但支撑刚度过大不会达到预想的控制变形的效果.最终得到墙后地表最大沉降与墙体最大侧移的比值为1.15,但墙后地表沉降包络面积与墙体侧移包络面积的比值为1.82.【总页数】9页(P25-33)【作者】许树生;侯艳娟;刘美麟【作者单位】天津轨道交通集团有限公司,天津300392;北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室,北京100044;北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室,北京100044【正文语种】中文【中图分类】U231.3【相关文献】1.某地铁车站深基坑开挖施工阶段围护结构变形规律数值模拟与分析 [J], 何瑞2.南京某车站深基坑开挖围护结构的变形分析 [J], 胡俊;陈争3.西安地区湿陷性黄土地铁车站深基坑开挖引起的地表及基坑支护桩变形特性 [J], 梅源;胡长明;王雪艳;袁一力;赵楠4.软土地区地铁车站深基坑开挖围护结构的变形原理 [J], 李夫杰;杨骏;胡诗韬;王引娣;陈斌5.地铁车站深基坑开挖及围护结构变形模拟分析 [J], 白海峰; 徐成成因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
淤泥质地层深基坑开挖施工技术分析及措施
淤泥质地层深基坑开挖施工技术分析及措施摘要：在众多深基坑工程中，土质情况对基坑工程的影响尤为重大，沿海、沿河、沿湖地区由于土体天然含水量较高，导致土体常常为松软状态，且淤泥质土居多，土层比较复杂，从而给基坑的开挖施工带来了很多工程问题。
淤泥质地层开挖中最重要的就是围护结构本身的变形和对周围土体的影响情况，而淤泥质土本身具有流动性、软塑性、强度低、高压缩性、低渗透性、稳定性差的特点，导致淤泥质土地层中围护结构自身变形性和对周围环境的影响会比较敏感，容易由土体本身力学性能差而诱发一些结构失稳破坏现象，所以对淤泥质土地层深基坑施工技术的研究很有必要。
关键词：淤泥层；深基坑工程；施工技术随着国家经济的高速发展，国民生活水平不断提高，对城市管网要求逐步提升。
城市地下建设逐步成为新的发展趋势，且施工多在繁华、交通流量大或建筑群周边的区域，环境复杂，且地下管线繁多，迁改困难，施工难度大、危险性高，无法采用单一的支护方式作为围护结构设计。
近年来，基坑深度及规模加大、周边环境保护的要求越来越高等因素是促进基坑支护技术发展的新机遇，同时也带来了很多难题，特别是软土地区，特殊的地质条件使这些工程难题更加复杂化。
应对新的挑战与机遇，新的技术及观点也随之不断涌现。
该工程施工中，提出了淤泥质基坑支护方案，阐述了基坑开挖深度而设计的软弱地层加固处理技术，以及强化管线原位保护的支护技术。
一、开挖地质条件分析对于淤泥土质的深基坑，在开挖施工过程中，由于淤泥质土层特殊的工程性质，从而使得深基坑在施工过程中常出现支撑结构形变增加、周围地表沉降、基坑底部隆起等情况对基坑造成破坏。
随着土层不断被挖去，支撑结构持续增大形变，淤泥质土的抗剪力学指标黏聚力 c、内摩擦角φ 很低，挡墙的主动土压力会因土体的应力松弛向被动土压力方向发展。
此时，挡土墙受到的土压力会随着开挖时间的推移逐渐增大，且远远超过主动土压力，会导致基坑的稳定性降低，安全性大打折扣，进而使得挡土墙也出现较大形变，挡墙也处于不稳定状态，所以提供的被动土压力较小，被动土压力就减小，相对应加大了支护结构的变形。
基坑工程对周边环境影响的分析评价
基坑工程对周边环境的影响分析及保护措施一、深基坑工程对周边环境的影响分析某深基坑，地下共3层，基坑的平均开挖深度约为10.5m，最深近12m，基坑周长约150。
基坑的东面为3层的老式别墅，距基坑仅8m，且其基础形式为天然基础：南面为行车道路，距基坑约 9m；西面为6层的居民住宅楼，距基坑12-13m，其基础形式为天然基础；北面为已建成的办公大楼，该大楼设一层地下室，其深度约为6m，距拟开挖的基坑最近仅为 3m，按地下室开挖深度，结合场地土分布情况，开挖深度范围内主要土层由上自下分别为：人工填土、泥质性黏土、中细砂层、可硬塑粉质黏土、强分化粉砂岩、中风化粉砂岩。
由于该基坑周边环境复杂，且处于市区，拟开挖场地东侧、南侧、西侧因紧邻建筑物，支护方案以人工挖孔桩，桩之间进行压密注浆，基坑北侧以土钉墙进行支护。
对环境影响的主要原因可归结于基坑自身维护体系不足引起的破坏以及基坑工程引起对周边环境的过大位移。
基坑自身维护体系不足引起的破坏包括：挡十结构的破坏、支撑体系的破坏、挡土结构嵌入深度不足引起的破坏、坑底管涌和流沙引起的破坏等等；基坑工程引起对周边坏境的过大位移则包括：基坑开挖引起的土体位移、围护墙体自身施工引起的土体位移、地下水位变化引起的过大位移等等。
1.基坑开挖引起的基坑边坡滑移、地面沉陷及房屋道路开裂深基坑在周围没有建筑物的情况下一般采用放坡开挖，当周围环境不允许放坡开挖时，则采用直立开挖，边坡以砂质粉土为主，粘聚力较小，内摩擦角较大。
在不采取任何有效支护措施的情况下，边坡会失稳而产生滑移或坍塌，一般如果采用支护，措施的当，挡墙产生滑移情况较少。
深基坑开挖过程中，改变了原有地下水的平衡状态，地下水便向基坑内产生流动，尤其是基坑壁或基坑底揭露砂质粉土或粉砂层时，由于透水性较好，故地下水渗漏现象更为严重，如不采取控制地下水的措施，则严重影响施工或无法施工。
同时由于地下水位的下降，使土体中孔隙水应力降低，有效应力增加，土体产生新的压缩变形，也会使地面及附近建筑物及道路产生附加沉降。
基于Midas_GTS分析的深基坑降水开挖变形特性研究
【作者简介】温世聪（1987耀），男，江西瑞金人，高级工程师，从事建筑工程检测与咨询研究。
基于Midas GTS 分析的深基坑降水开挖变形特性研究Research on Dewatering Deformation Characteristics of a Deep Foundation PitBased on the Analysis with Midas GTS温世聪1，周汇智2（1.广东省建筑科学研究院集团股份有限公司，广州510500；2.广东省建设工程质量安全检测总站有限公司，广州510500）WEN Shi-cong 1,ZHOU Hui-zhi 2(1.Guangdong Provincial Academy of Building Research Group Co.Ltd.,Guangzhou 510500,China;2.Guangdong Construction Engineering Quality Safety Testing Head Station Co.Ltd.,Guangzhou 510500,China)【摘要】基于Midas GTS 软件对广州某深基坑开挖过程进行数值模拟，考虑渗流作用的影响，对比分析了两种情况下基坑开挖过程中周边地表沉降变形、围护结构水平位移的变化规律，并与现场地面沉降调查结果进行比较。
结果表明，地下水渗流作用在基坑降水开挖过程中有显著影响。
【Abstract 】Based on the Midas GTS software,the numerical simulation of the excavation process of a deep foundation pit in Guangzhou wascarried out.Considering the influence of seepage,the change law of the surrounding surface settlement deformation and the horizontal displacement of the enclosure structure during the excavation of the foundation pit under the two conditions was compared.The results show that groundwater seepage has significant influence on the dewatering process of foundation pit.【关键词】基坑降水；数值模拟；Midas GTS ；变形特性【Keywords 】foundation pit precipitation;numerical simulation;Midas GTS;deformation properties 【中图分类号】TU433【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2024）03-0016-04【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2024.03.2051引言随着城市轨道交通的快速发展与城市用地资源的紧张,地铁车站深基坑大量出现在建筑密集、地下水位较浅的地区。
基坑开挖对周围建筑物沉降的影响
基坑开挖对周围建筑物沉降的影响基坑开挖所引起的近邻建筑物产生沉降变形的情况在建筑行业中是十分普遍的，建筑物发生不均匀沉降会导致建筑物的结构产生相应的反应，如果不均匀沉降太大会导致建筑物产生裂缝、倒塌等问题；如果不均匀沉降不大，但绝对沉降较大，也可能对基坑附近的市政工程产生不利影响，正是由于基坑近邻建筑物的绝对沉降和不均匀沉降在现代施工过程中有着无可替代的作用，基坑开挖对周围建筑物沉降的影响研究受到了极大重视。
高层建筑的发展，离不开基坑工程的大力支持，而基坑工程的发展开始向着大深度和大面积的这个方向进行发展，除了上述的基坑开挖对周围建筑物沉降的影响，基坑开挖过程中许多其他的问题开始显现出来，常见的基坑工程都是在人口较为密集或者建筑物比较密集的建筑群中进行开展施工，这样的地理位置的限制使得施工的场地极为狭窄，难以施展，这加大了基坑开挖的难度，分析基坑开挖引起的近邻建筑物沉降变形的因素知道，近邻建筑物沉降变形是多种因素耦合作用的结果。
应用大型工程软件FLAC-2D，采用弹塑性大变形理论，对土钉墙支护形式下基坑开挖引起的近邻建筑物沉降问题进行了数值模拟分析。
标签：基坑；沉降；数值分析；意义基坑施工过程是十分复杂的，施工过程中的预测和控制都是极为重要的，研究“基坑开挖对周围建筑物的沉降”必须建立一个模型，科学上是以三维流固耦合模拟的方式进行研究，利用维有限差分分析程序FLAC3D为主要的计算手段，其目的是通过建立一个模型并分析以得到基坑周围建筑物在不同的工况和环境条件下的沉降规律并得到结论。
對于工程中的基坑开挖降水对周围建筑物沉降的影响的分析，利用三维流固耦合模拟的方式以及通过施工人员的现场实时监测的有关数据等，比较分析两个数据之间是否有出入，最终得出了结论，FLAC3D程序的耦合模拟实验是有效的，他在基坑开挖降水引起周围建筑物沉降研究方面的可行性是通过相关验证的，我们可以通过利用FLAC3D程序的耦合模拟实验来进行基坑开挖降水引起周围建筑物沉降研究方面的话题。
天津地铁6号线车站深基坑开挖下围护结构及墙后地表变形特性分析
天津地铁6号线车站深基坑开挖下围护结构及墙后地表变形特性分析许树生;侯艳娟;刘美麟【摘要】Based on the deep foundation pit project of Jinzhong Street Station in Tianjin Subway Line 6,numerical simulation is carried out by adopting FLAC3D to analyze the complete process of excavation and support of foundation pit.The key influence factors and the correlation between ground surface deformation and retaining wall deformation are then analyzed.The results show that,with the increase of excavation depth,excavation depth will have greater influence on the deformation,the maximum lateral displacement of the diaphragm wall will keep moving down,and the maximum ground settlement will gradually moving away from the edge of foundation pit.The lateral displacement of the diaphragm wall and the ground surface settlement tend to increase with the increase of foundation pit's length-width ratio,but the final values tend to remain steady.The foundation pit deformation is less influenced by the insertion ratio,while it is obviously influence by the thickness of diaphragm wall.With the increase of support stiffness,the lateral displacement of the diaphragm wall and the ground surface settlement tend to decrease,but the excessive support stiffness will not be supposed to meet the requirement of deformation control.Eventually,the ratio between the maximum ground surface settlement and the maximum lateral displacement is 1.15,and the ration between the envelop area of the ground surface settlement and thatof the lateral displacement is 1.82.%依托天津地铁6号线金钟街站深基坑工程,采用FLAC3D对基坑开挖及支护全过程进行数值模拟,并对其关键影响因素及墙后地表和地连墙变形的相关性进行系统分析.研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,开挖深度对变形的影响增大,地连墙最大侧移位置不断下移,地表最大沉降点位置逐渐远离基坑边缘;地连墙侧移、地表沉降随基坑长宽比的增加有增大的趋势,但最终数值趋于平缓;基坑插入比对基坑变形控制作用较小,而地连墙厚度对基坑变形控制作用明显;随着支撑刚度的增加,地连墙侧移、墙后地表沉降呈现减小的趋势,但支撑刚度过大不会达到预想的控制变形的效果.最终得到墙后地表最大沉降与墙体最大侧移的比值为1.15,但墙后地表沉降包络面积与墙体侧移包络面积的比值为1.82.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2018(042)001【总页数】9页(P25-33)【关键词】地铁车站;深基坑;变形特性;地表沉降;影响因素【作者】许树生;侯艳娟;刘美麟【作者单位】天津轨道交通集团有限公司,天津300392;北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室,北京100044;北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室,北京100044【正文语种】中文【中图分类】U231.3我国轨道交通的发展，地铁车站深基坑工程大量涌现，对基坑施工引起的围护结构和周围地表变形的控制要求也日趋严格[1].目前，国内外学者对基坑变形问题已开展大量研究，如Peck曲线法[2]，Clough和O'Rourke包络线法[3]，Mana和Clough稳定安全系数法[4]，Hsieh“三角形”法和“凹槽型”法[5]等.但经验理论方法多建立在工程实测资料[6-9]的基础上，无法考虑基坑开挖过程中的基本变形[10].另一种研究方法为数值计算方法[11]，Wong等[12-14]采用有限元法对基坑的空间变形规律进行了研究，分析了基坑开挖深度、开挖宽度、土体不排水强度、围护结构刚度与入土深度对围护结构侧移与墙后地表沉降的影响，但没有分析结构与地表变形的关系.如何因地制宜地分析基坑开挖各主要影响因素，及地表变形与墙体侧移的关系是基坑工程的研究重点.本文作者以天津地铁6号线金钟街站深基坑工程为研究背景，采用数值计算方法，分析基坑开挖及支护过程中其围护结构侧移及墙后地表沉降，研究基坑开挖深度、长宽比、基坑插入比、地连墙厚度、基坑支护体系刚度对墙体侧移及墙后地表沉降的影响规律，以及墙后地表沉降与墙体侧移的关系.由于本文依托工程周边环境简单，采用的支护结构普遍通用，与已有研究成果相比，本文得到的结论更能反映基坑变形的一般规律，可为基坑设计提供依据.1 工程概况天津地铁6号线金钟街站位于东丽区津大路线下方，呈东西走向，车站主体结构总长499.9 m.基坑采用明挖顺作法施工，标准段开挖深度16.61 m.先开挖表层土，厚度1.5 m，在开挖面以上0.1 m进行第1道混凝土支撑，养护完成后开挖第2层土，厚度4.8 m；在开挖面以上0.5 m安装第2道支撑，开挖第3层土，厚度4.5 m；在开挖面以上0.5 m安装第3道支撑，开挖第4层土，厚度3.6 m；在开挖面以上0.5 m安装第4道支撑，开挖坑底土，厚度2.21 m.支护结构采用厚800 mm的C35钢筋混凝土地下连续墙+内支撑，基坑标准段墙深34.1 m，第1道撑为800 mm×800 mm混凝土支撑，第2、3道支撑为直径φ800 mm，壁厚16mm钢管支撑，第四道支撑为φ609 mm，壁厚16 mm钢管支撑.混凝土支撑水平间距约6 m，钢支撑水平间距约3 m，最小2.2 m.基坑平面图及地质剖面图分别如图1和图2所示.图1 基坑平面图Fig.1 Plane figure of foundation pit图2 基坑及地层剖面图Fig.2 Profile of foundation pit and strata由天津市勘察院对金钟街站地层进行的室内外综合勘察结果可知，勘测范围内(埋深55 m内)地层以黏性土为主，土层较稳定.地层物理力学参数见表1(①2为填土层，④1～⑨1均为粉质黏土层，⑨2-2为粉砂层，1为粉质黏土层).埋深4.90 m内为填土，埋深10.5～13.5 m为工程性质较差的粉质黏土(⑥4)，坑底主要位于粉质黏土层(⑧1)，地连墙墙脚位于粉质黏土层(1)，穿透含水层粉砂层(⑨2-2)，减少施工对坑外水位的影响.表1 地层物理力学参数Tab.1 Physical and mechanic parameters of strata地层编号重度/(kg/m3)黏聚力/kPa内摩擦角/(°)泊松比压缩模量/MPa①218．7515．8617．830．395．4④119．2317．6718．210．355．7⑥118．8515．8618．430．356．2⑥420．1018．2819．460．346．6⑦19．8017．6718．210．355．7⑧119．817．4031．330．3114．3⑨119．901 8．2819．460．316．6⑨2-220．6120．7519．240．306．5120．5320．7519．240．306．82 数值计算模型数值模拟采用的基坑尺寸为200 m×20 m×17 m(长×宽×深)，地连墙深为34 m，插入比为1.0.为提升计算效率，取基坑的1/4采用FLAC3D建立三维数值计算模型，尺寸为100 m×10 m×17 m(长×宽×深)，如图3所示.图3 数值计算模型图Fig.3 Numerical calculation model基坑周围土体采用修正剑桥模型[15]模拟，主要参数包括(1)(2)(3)式中：λ为v-ln p正常固结线的斜率；κ为v-ln p回弹线的斜率；M根据三轴固结不排水实验下有效应力法的内摩擦角φ′求得；N为正常固结线在单位压力作用下的比体积；v为土体比容；vs为某一膨胀线在卸载至单位压力时的比体积；p′为平均有效应力.各土层修正剑桥模型参数见表2.表2 土层修正剑桥模型参数Tab.2 Modified cam-clay model parameters of soil layers地层编号渗透系数k/(m/d)孔隙比e静止侧压力系数K0λκM①20．020．900．650．07240．009050．3686④10．021．220．70 0．06370．009111．3965⑥10．020．800．540．04790．005980．6746⑦0．200．850．550．04820．006021．4202⑧10．020．680．520．04780．005961．5318⑨10．500．700．450．03680．004601．1522⑨2⁃23．00 0．500．430．01760．002201．552710．020．730．420．06720．009601．4240地连墙支护采用实体弹性模型模拟，内支撑采用梁单元模拟，基坑地连墙厚为0.8 m，弹性模量为3.15×104 MPa，泊松比为0.2，重度为25 kN/m3.内支撑计算参数见表3.墙与土体间的接触采用接触面单元模拟，法向刚度kn与切向刚度ks 取周围“最硬”土层等效刚度的10倍，为4 170 MPa.墙与土体之间的黏聚力c 和内摩擦角φ约取与桩相邻土层对应值的0.8倍，分别为0.2 kPa和23.1°.表3 内支撑计算参数Tab.3 Calculation parameters of inner support支撑类型材料泊松比截面尺寸/mm×mm弹性模量/GPa惯性矩×10-3/m4承载能力/kN第一道混凝土支撑C300．2800×80030034．133—第二道钢支撑Q2350．3φ800×1621013．1113858第三道钢支撑Q2350．3φ800×1621013．1114211第四道钢支撑Q2350．3φ609×162106．00432193 计算结果分析采用控制变量法，分析基坑开挖深度H、长宽比a∶b、插入比Hp/H、地连墙厚度t、基坑内支撑刚度系数η对基坑变形的影响.标准化模型参数取为：开挖深度17 m，长宽比10∶1，插入比1.0，地连墙厚度0.8 m，内支撑刚度系数1.0.对金钟街站基坑长边中点(图1中A-A截面) 地连墙侧移曲线与本文标准化模型计算得到的A-A截面地连墙侧移曲线进行对比，如图4所示.由图4可知，墙体变形模式均为内凸型，分步开挖墙体侧移大小和最大值位置与实测值的差均在允许范围内.图4 基坑开挖地连墙侧移计算值与实测值对比Fig.4 Comparison of measured value and calculated value of lateral displacement of diagram wall under excavation of foundation pit3.1 基坑开挖深度的影响为了尽量减小其他因素的干扰，开挖深度不同时，对应围护墙埋深同比例减小，图5中纵坐标“标准化埋深”是将不同开挖深度时的围护结构埋深标准化为“1”得到，以明确对比开挖深度的影响.不同开挖深度时，基坑开挖完成后的地连墙侧移和墙后地表沉降分别如图5和图6所示.图5 开挖深度与地连墙侧移关系Fig.5 Relation between excavation depth and lateral displacement of diagram wall图6 开挖深度与墙后地表沉降关系Fig.6 Relation between excavation depthand ground surface settlement由图5和图6可得以下结论.1)随着基坑开挖深度的增加，地连墙侧移不断增大，最大侧移位置不断下移.2)墙后地表沉降随基坑开挖深度H的增加而不断增大，当开挖深度从21 m增加到25 m时沉降增幅最大；随着基坑开挖深度的增加，基坑周边地表沉降影响范围增大，最大沉降点位置逐渐远离基坑边缘.3)在实际工程中，当基坑深度较小时，可适当增加支撑间距或减小支撑尺寸，而“地连墙+内支撑”的支护形式一般用于深大基坑工程；与此同时，由于基坑开挖深度增加扩大了基坑沉降槽的宽度，需在施工中充分考虑基坑周边既有建(构)筑物与基坑的距离，并加强基坑周边地层变形的监测.3.2 基坑长宽比的影响基坑地连墙侧移和墙后地表沉降与基坑长宽比的关系如图7和图8所示.图7 长宽比与地连墙侧移关系Fig.7 Relation between length-width ratio and lateral displacement of diagram wall图8 长宽比与墙后地表沉降关系Fig.8 Relation between length-width ratio and ground surface settlement由图7和图8可得以下结论.1)地连墙侧移随基坑长宽比a:b的增加而增大，当长宽比从2∶1增大到5∶1时，地连墙侧移增加幅度最大；当长宽比增加到8∶1之后，继续增加长宽比对地连墙侧移的影响不再明显.长宽比越大，基坑空间效应对变形的制约作用越小.2)墙后地表沉降变化规律与围护结构变化规律相同，长宽比变化对基坑周边土体沉降槽宽度的影响较小，基坑沉降槽宽度均在墙后60 m以内.3)当基坑长宽比较小时，基坑施工空间效应明显.在基坑的设计和施工中，应充分考虑基坑空间效应的影响.在基坑边角处可适当减小支撑刚度，在不影响变形控制要求的前提下达到经济合理的目的.与此同时，在满足使用需求的前提下，应尽量减小基坑的长宽比，充分发挥基坑空间效应对变形的控制作用，减少其他支护结构的投入.3.3 基坑插入比的影响基坑地连墙侧移和墙后地表沉降与地连墙插入比的关系如图9和图10所示.图9 插入比与地连墙侧移关系Fig.9 Relation between insertion ratio and lateral displacement of diagram wall图10 插入比与墙后地表沉降关系Fig.10 Relation between insertion ratio and ground surface settlement由图9和图10可得以下结论.1)地连墙侧移随插入比Hp/H的增加而减小，在埋深10～20 m范围内插入比对地连墙变形影响最明显，但对地连墙上部和底部影响很小.墙后地表沉降也随着插入比的增加而减小，与侧移变化情况相比，地表沉降受插入比的影响更大，但墙后地表沉降的影响范围几乎不受插入比影响，均在墙后60 m范围内.2)插入比从1.0增加到1.2时，基坑变形减小幅度比较明显，侧移减小2.1 mm，沉降减小4.5 mm，但总体上插入比对基坑变形影响很小.徐中华等[9]对上海地区基坑实测数据的分析，得出插入比对基坑变形的控制作用很小的结论；李淑等[10]基于北京地区深基坑开挖实测数据分析也得到相同结论.3)虽然通过基坑实测数据和数值模拟得到插入比对基坑变形的影响较小，但地连墙在基坑施工中除作为承压结构，还具有隔水效果，因此在实际工程中应充分考虑挡土和防水需求，综合水文地质情况，使地连墙穿透含水层，墙底插入下卧工程性质良好的地层，满足基坑稳定性要求.3.4 地连墙厚度的影响基坑地连墙侧移和墙后地表沉降与墙体厚度的变化关系如图11和图12所示.图11 墙厚与地连墙侧移关系Fig.11 Relation between thickness of wall and lateral displacement of diagram wall图12 墙厚与墙后地表沉降关系Fig.12 Relation between thickness of wall and ground surface settlement由图11和图12可得以下结论.1)随着地连墙厚度t的增加，墙体侧移不断减小，最大侧移值位置在10～20 m范围内不变，墙体上部和墙体下部侧移基本不受影响.2)墙后地表沉降趋势与墙体侧移一致，距离基坑边缘越远，墙厚对沉降的影响越小，但地连墙厚度对墙后地表沉降范围影响较小.3)地连墙厚度对基坑墙体最大侧移和地表最大沉降控制作用明显.姚燕明等[16]采用数值分析的方法得出当墙体厚度增加2倍后，继续增加墙厚对变形的影响基本可忽略.3.5 基坑支护体系刚度的影响Clough等[3]提出了支护体系刚度的概念，定义支护体系刚度系数为(4)式中：EI为围护墙的水平抗弯刚度；γw为水的重度；have为内支撑平均间距.基坑地连墙侧移和墙后地表沉降与基坑支护体系刚度的关系如图13和图14所示. 图13 支护体系刚度与地连墙侧移关系Fig.13 Relation between support stiffness and lateral displacement of diagram wall图14 支护体系刚度与墙后地表沉降关系Fig.14 Relation between support stiffness and ground surface settlement由图13和图14可得以下结论.1)基坑变形随支护体系刚度系数η的增加呈减小趋势，当η从0.6增加到1时，最大侧移值减小10.2 mm，最大地表沉降减小10.1 mm；η从1增加到2时，最大侧移减小7.7 mm，最大地表沉降减小9.5 mm；而当η从2增加到3时，最大侧移和最大地表沉降仅分别减小3.4 mm和3.7 mm.与改变地连墙厚度相比，当支撑刚度发生变化时，地连墙在整体深度范围内侧移均改变.2)当改变支护体系刚度时，地表最大沉降位置不发生改变，地表整体沉降均受到支护体系刚度影响，但最大影响范围未改变，仍在墙后60 m范围内.3)与本文分析结果相似，姚燕明等[16]通过数值模拟得到当支护体系刚度系数超过2后，控制效果将不明显.在实际工程中，增加支护刚度是控制基坑变形的最有效措施之一，但需结合工程实践，支护刚度过大不仅不会达到预想的控制效果，反而造成浪费.4 地层损失分析地层损失法是根据基坑围护结构变形与地表变形相关性原理，用于分析特定地质条件和施工条件下，墙后地表沉降与围护结构变形的经验方法.基坑周围没有既有建构筑物时，基坑围护结构和墙后地表变形如图15所示.Peck[2]在大量工程实测数据的基础上得到地表沉降包络面积Fs与围护结构侧移包络面积Fh比值为0.85；杨敏等[17]得到上海地区Fs/Fh近似为1.图15 基坑围护结构和墙后地表变形图Fig.15 Wall and ground surface deformation of foundation pit4.1 围护结构侧移包络面积计算以基坑围护结构顶端为坐标原点，即图15中点O，沿围护结构向下为z轴方向.围护结构侧移曲线包络面积为Fh=δh(z)dz(5)式中：h为围护墙深；δh(z)为墙体侧移曲线.李淑等[10]通过统计北京地区深基坑变形规律，得到基坑围护结构变形曲线计算公式为(6)式中：δhm为墙体最大水平位移.将式(6)代入式(5)即可得到围护结构侧移曲线包络面积Fh.4.2 墙后地表沉降包络面积计算张尚根等[18]根据大量实测案例发现，墙后地表沉降曲线形态服从偏态分布.以地表最大沉降位置为坐标原点，沿地表水平向右为x轴方向，如图15所示.地表沉降曲线包络面积为Fs=δv(x)dx(7)式中：L为墙后地表影响范围；l为墙后地表最大沉降值位置距基坑围护墙的距离；δv(x)为沉降曲线密度函数.δv(x)的函数表达式为(8)式中：r为沉降影响半径,r=ρ(L-l),ρ为沉降影响半径系数；δvm为最大沉降值.将式(8)代入式(7)可得墙后地表沉降曲线包络面积Fs.采用图5～图14的计算结果，根据式(5)和式(7)计算得出基坑墙体侧移包络面积和墙后地表沉降包络面积，如图16所示.对基坑墙体侧移包络面积和墙后地表沉降包络面积进行线性拟合得到Fs/Fh为1.82，相关系数为0.87.图16 地表沉降包络面积与墙体侧移包络面积关系Fig.16 Relation between envelop areas of ground surface settlement and that of lateraldisplacement of diagram wall由图5～图14的计算结果对不同开挖和支护条件下基坑墙后地表最大沉降与围护墙体最大侧移进行线性拟合，如图17所示.图17 基坑墙后地表最大沉降与围护墙体最大侧移关系Fig.17 Relation between the maximum ground surface settlement and the maximum wall deflection 由图17可见，δvm/δhm约为1.15，相关系数为0.99.本文作者曾基于大量实测数据统计得到天津地铁车站基坑墙后地表最大沉降与围护墙最大侧移的比值平均为1.13，介于0.34和2.66之间[19]，如图18所示，与本文的数值计算结果相近.对比图16和图17可知，Fs/Fh较δvm/δhm大，其原因是墙后地表沉降槽宽度较大，而由于内支撑的约束作用,基坑围护结构的变形范围较小.图18 实测地表沉降与支护结构侧移关系Fig.18 Relation between measured ground surface settlement and lateral displacement of supporting structure5 结论本文以天津地铁6号线金钟街站深基坑为工程背景，采用数值模拟与实测相结合的方法分析了基坑施工过程中围护结构与墙后地表变形的时空规律及影响因素，得出如下结论.1)随着开挖深度的增加，基坑围护结构侧移增大，基坑最大侧移位置不断下移，地表沉降的影响范围也随之增加，最大沉降点位置逐渐远离基坑边缘.2)地连墙侧移、地表沉降随着长宽比的增加而增大，但最终变形趋于平缓，这是由于基坑长边和短边相接处具有坑角效应，此效应对基坑地连墙侧移和地表沉降有一定的控制作用，因此，在基坑边角处可适当降低支撑标准.3)基坑插入比对基坑变形控制作用较小，在实际中应充分考虑挡土和防水需求，合理设置墙体长度，达到既安全又经济的目的，而地连墙厚度对基坑墙体最大侧移和地表最大沉降控制作用明显.4)随着基坑支护体系支撑刚度的增加，地连墙侧移、墙后地表沉降呈现减小的趋势，但支撑刚度过大不会达到预想的变形控制效果，反而会造成浪费.5)计算得到墙后地表最大沉降与墙体最大侧移的比值为1.15，与实测结果1.13相近，小于墙后地表沉降包络面积与墙体侧移包络面积的比值1.82.其原因是墙后地表沉降槽宽度较大，而由于内支撑的约束作用，墙体侧移范围较小.参考文献(References)：[1] 郑刚, 朱合华, 刘新荣, 等. 基坑工程与地下工程安全及环境影响控制[J]. 土木工程学报, 2016, 49(6): 1-24.ZHENG Gang, ZHU Hehua, LIU Xinrong, et al. 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富水砂卵石地层基坑降水研究
富水砂卵石地层基坑降水研究摘要：鉴于降水工程是基坑工程建设中的重要组成部分。
基坑开挖深度大，降水井数量较多，要求降水设计方案科学合理，施工方案安全可靠，管理信息化程度高。
通过降水及时疏干开挖范围内土层的地下水，使其得以压缩固结，以提高土层的水平抗力，防止开挖面的土体隆起。
在基坑开挖施工时做到及时降低基坑中的地下水位，保证基坑干开挖施工的顺利进行。
降水期间，深入分析抽水量、降深速度与周边土体、建筑物、管线等之间的相互关系，从而验证降水方案的合理性，总结出砂卵石地层降水施工的经验。
关键词：砂卵石基坑降水井计算一、工程概况车站位于方元路和敬成路交叉口东侧，沿敬成路东西向敷设，为地下两层11.5m岛式站台车站。
车站全长216.0m，基坑深度为17.5m，标准段宽度为20.6m，顶板覆土厚度3.0m。
车站主体基坑围护结构采用φ1200@2200mm机械钻孔桩（端头局部采用φ1500@1800mm玻璃纤维筋）+三道φ609×16mm钢支撑，钢支撑间距一般为3m，基坑角部设钢筋混凝土角撑，桩间挡土挂网喷射C25早强混凝土，围护桩标准段嵌固深度为3.5米扩大端嵌固深度为4米。
二、工程地质和水文地质2.1工程地质特征本工程场属沱江水系一级阶地，场区内地形平坦，地势开阔，地面高程为513.22～514.62m，相对高差约1.40m。
工程范围内地表覆盖第四系全新统人工填土，其下为第四系全新统冲积层粉质黏土、细砂、卵石，其岩性主要为卵石，地层稳定，岩性较为单一、均匀。
砂卵石土层较厚，根据成都地区已有工程经验，再结合卵石层颗粒的组成情况，卵石层渗透系数k=21.0m/d。
2.2水文地质情况本站地处沱江水系冲积平原一级阶地，地下水主要为赋存于黏性土层之上填土层中的上层滞水和第四系砂、卵石层的孔隙潜水。
场地卵石层较厚，且成层状分布，局部夹薄层砂，其间赋存有大量的孔隙潜水，其水量较大、水位较高，大气降水和区域地表水为其主要补给源。
建筑工程基坑支护、降水工程的关键点分析及对策
建筑工程基坑支护、降水工程的关键点分析及对策1、重点、难点分析基坑开挖过程中确保附近建筑物、构筑物、道路及管道安全是本项目施工的重点问题。
作业条件差，环境恶劣，劳动强度大，作业人安全和施工质量是桩基础施工过程中的监控要点。
场地内打降水抽井水，当确因施工需要采取小范围抽水时，应注意对周围底层和建筑物进行观察，发现异常情况及时进行处理。
2、处理对策（1）基坑支护、降水工程施工前需编制监理实施细则，施工前熟悉设计图纸，结合现场实际情况审核施工单位基坑支护专项施工方案。
（2）对深基坑支护设计文件、监测方案、施工方案组织专家评审、论证。
（3）按照规范要求减少坡顶荷载，做好相防水措施；（4）深基坑专项施工方案和监测方案要有关于周边建筑物保护和监测针对性措施。
（5）重点控制支护坡率，严禁超挖。
钢筋网喷混凝土前组织隐蔽验收，重点检查钢筋网和土钉间距，泄水孔 PVC 管埋设深度和倾斜度，符合要求后方可喷射混凝土。
（6）检查机械设备及操作人员安全措施和证件情况；（7）土方开挖接近设计标高组织复测。
3、基坑支护注意事项及应急措施（1）基坑开挖或工程桩施工时，应在围护墙坡顶设置防护栏杆或拦截网等保护措施，以防坠落伤人；（2）为确保安全，应采用信息化施工，动态管理：施工过程中必须根据监测信息，及时反馈，对支撑随时监控、及时调整或加固，从信息化施工的要求出发，应根据施工工况编制系统、周详的基坑开挖监测方案和信息反馈系统，确保监测方案的实施和反馈系统的运作；（3）在位移、沉降过大区域根据产生的原因，或加密锚杆，或坡顶卸荷，或采用壁后小压力注浆加固坡体；（4）局部坡面坍塌的处理：迅速采用土钉挂网固定，旋喷快凝砼。
喷锚坑段坡脚隆起的处理：迅速自底层土钉处加密竖向花管并注浆，竖向花管同底层土钉焊接；（5）喷锚支护段险情处理：应及时停止开挖，并反堆砂袋反压，并用挖机压入一排木桩稳固坡脚，维持坡面的稳定，并立即加密锚杆。
（6）施工现场或材料科应备有足够的抢险物资，包括花管、水泥、砂、编织袋、彩条布等，现场成立应急处理领导小组，迅速联系建设方、监理方和设计方、采用有效措施控制消除险情。
浅谈基坑支护整体稳定性分析
浅谈基坑支护整体稳定性分析【摘要】本文主要讨论如何由基坑工程特点及土体参数、周边环境等信息推导基坑周围地表变形从而判断工程稳定性的方法，也即寻求能仅仅根据基坑开挖各参数特点而对整个基坑周边地表重要的点位处的沉降变形发展规律进行预测的方法，做到提前预测、判断，及时调整设计、施工方案，以确保基坑稳定。
【关键词】基坑稳定性；基坑隆起；地表沉降引言基坑失稳是基坑支护失败的最常见的原因，尤其在软土地区。
导致基坑失稳的原因主要有两类：一类是因结构（包括墙体和支撑）强度、刚度或稳定性不足；另一类是因地基土抗剪强度不足或土体变形过大。
前一类失稳属于支护结构内力范围。
本文侧重讨论后一类原因即土体变形引起的失稳。
1. 基坑的整体稳定性分析基坑失稳不仅会严重破坏基坑，影响工程进行，还会危及周围环境，带来巨大损失。
因此保持基坑稳定是基坑支护设计重要目标之一。
在基坑开挖过程中，可以见到三种基坑工程变形的宏观表现：基坑隆起、墙体侧移、地表沉降。
由于土的流变特性造成这三类变形。
基坑开挖的直接结果产生土体隆起并造成坑内外土体作用于挡墙的压力趋向于被动土压力，而墙外侧土体作用于墙体的土压力趋向于主动土压力，由于墙体侧移并不均等，故土压力的分布并不是线性关系分布的。
同时因土拱效应，墙外侧土压力会趋于均匀，墙体侧移的结果是坑外土体也发生变形，并产生墙体侧移位移协调（在接触界面）变形，形成附加应力，产生塑性区，变形的效果逐步传至地面，形成地表沉降。
可见地表沉降与墙体侧移和基坑隆起等变形紧密相关。
如若围护结构变形较大，引起周围地面沉降和水平位移也较大，可能会造成影响相邻建筑物或市政设施安全使用。
除围护结构变形过大外，地下水位下降，以及渗流带走地基土体中细颗粒过多也可能会造成周围地面沉降过大，施工过程中应予以注意。
2. 基坑工程稳定性验算基坑工程有多种失稳形式，总归起来，基坑失稳形式主要有：挡墙（及支撑）强度不够、整体失稳、隆起失稳、管涌失稳、底鼓失稳等几种。
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深基坑支护地表沉降数据分析
摘要：随着社会经济的不断发展，对土地的需求日益增加，城市建设用地日益
紧缺，加强城市地下空间开发利用，促进土地集约节约。
文章以某城市轨道交通
地下两层车站明挖深基坑为例，套管咬合桩支护下的地表沉降实测值与理论计算
值对比分析，可为同类设计与地表监测参考借鉴。
关键词：深基坑监测地表沉降
地表沉降是在自然条件或人为因素影响下，由于地壳表层土体压缩沉陷而导致区
域性地面标高降低的地质现象，在城市建设中是一种严重安全隐患。
深基坑施工
过程中地表沉降监测反映了施工对周围地表的影响及变化情况，计算沉降理论值
指导现场施工，监测沉降数据反馈验证设计，综合分析地表沉降、地下水位、支
撑轴力、桩顶位移等指导深基坑施工。
1. 工程概况
该地铁车站位于丁字路口南侧，城市主干道绿化场地内，绿化移栽完毕后场
地条件简单。
车站为13m地下二层岛式车站，沿该主干道东西向路侧设置，与远期5号线预留通道换乘。
站台中心里程处底板埋深约16.526m，车站基坑长
288.0m，基坑标准段宽21.7m，最宽处为26.7m，基坑深16.321m～18.093m,车站顶板覆土约3.0m。
2. 深基坑设计
基坑开挖范围土层分别为1-1杂填土层、2-6-3粉砂层、2-3-3黏土层、5-3-4
粘土层、11-2-3中风化石灰岩层。
地下水类型分别为潜水和承压水，潜水水位埋
深0.3～4.2m，承压水水头埋深7.0m，抗浮设防水位按地表以下0.5m考虑，车
站底板位于5-3-4粘土层。
围护结构采用?1000@800套管咬合桩+内支撑结构形式，共采用3道内支撑
进行支护，其中第一道支撑采用矩形钢筋混凝土支撑，宽700mm、高900mm，
间距9m，第二、三道支撑采用直径609mm、壁厚16mm的钢支撑，间距3.0m，沿车站宽度方向设置临时格构柱，以减小支撑计算长度，防止钢支撑整体失稳。
3. 地表沉降计算
车站施工围挡内南侧为主要施工场区，北侧紧邻城市主干道的人行道。
围护
计算按直径1000mm间距1600mm钻孔灌注桩进行计算，采用水下C35混凝土进行灌注，且不考虑C20素桩作用，地表沉降监测点平面布置详见图1。
1）计算参数
基坑设计深16.48m，插入8.32m，其中桩底插入中风化石灰岩约1.1m，桩长24.8m，地面超载按20.0kPa考虑，地下水位埋深0.50m，中风化石灰岩为承压含
水层，坑外承压水水位7.0m。
采用《国家行业标准—建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)》进行设计计算，根据地勘剖面，该断面存在4.4m厚的2-6-3粉土，土层参数详见表1。
表1 土层参数
2）计算结果
地表沉降计算方法采用同济抛物线法，计算结果详见图2。
4. 理论计算值与实测值对比分析
图1 地表沉降监测平面布置图
图2 地表沉降计算结果
根据施工现场监测点布置，该断面基坑南侧施工区域地表沉降观测点编号为DBC-34-01、DBC-34-02、DBC-34-03、DBC-34-04。
基坑北侧施工围挡外地表沉降观测点编号为DBC-04-01、DBC-04-02、DBC-04-03、DBC-04-04。
基坑外边缘垂直距离1m、4m、9m、17m设置地表沉降
监测点。
第三道钢支撑架设时间为2017年1月31日，中板混凝土浇筑时间为2017年3月27日，选择2017年4月3日中板浇筑7天后监测数据与理论地表沉降进行对比分析，DBC-34和
DBC-04理论值与实际监测值对比如表2。
（上接第25页）
表2 地表沉降理论值与实际监测值对比（单位：mm）
监测点DBC-34-01位于基坑南侧，为主要施工场区，距离基坑冠梁外边沿为1m，无规律施工重载车辆、堆载较多，故实际监测值大于理论计算值；DBC-04-01位
于基坑北侧，靠近非机动车绿化带，基本无较大堆载以及重型车辆行驶，故实际
监测值小于理论计算值。
监测点DBC-34-02和DBC-04-02，距离基坑冠梁外边沿为4m，主要受南侧施
工活荷载影响，北侧城市主干道活荷载影响，理论值与实际监测值相差1mm左右，与设计按20Kpa活荷载考虑相符。
监测点DBC-34-03和DBC-04-03该断面两监测点位于受施工荷载影响较小区域，现场仅为行人活载及部分钢支撑堆载，实际活载小于20Kpa设计活载，故实
际监测值小于理论计算值。
监测点DBC-34-04该处离临时弃土场较近，弃土场离该监测点约8m，临时堆
土高约2～3m，地表沉降受临时堆土荷载影响较大，故实际监测值大于理论计算值；DBC-04-04位于城市主干道机动车道，受道路车辆活载影响较大，故实际监
测值大于理论计算值。
由图2及现场监测数据表2可知，理论地表沉降最大范围在离基坑4～10m
的区域范围，但实测地表沉降最大值在距离基坑4m左右范围，而9m左右范围
内地表沉降较小，分析原因主要是因为重载车辆集中运行区域在距离基坑2～5m
范围内，故该区域地表沉降较大。
5.结语
通过该横断面两组地表沉降分析，地表沉降受现场施工环境的不确定因素影
响较大，唯有DBC-34-02和DBC-04-02两个监测点实测数据接近理论计算值。
理
论计算沉降较大区域在0.25H～0.6H之间（H为基坑开挖深度），现场监测沉降
较大范围则出现在重载车辆主要运行区域，约0.2H～0.5H之间（H为基坑开挖深度）。
随着我国城市轨道交通、城市综合管廊以及地下空间开发的迅速发展，深
基坑地表监测建议做好施工车辆运行区域监测点的保护，控制该区域内施工车辆
的载重，以确保基坑及周边建（构）筑物安全。