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赛维板报丨基坑变形影响因素!
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2022.06.04 辽宁

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基坑工程的变形由很多影响因素控制,主要有以下几个方面:

(1)土层特点及地下水条件。

各土层的分布、强度及刚度等因素对基坑变形产生重要影响,尤其是当存在软弱土层时。此外,地下水位,潜水、承压水分布及渗流也将对基坑变形产生影响,当承压水头较高时,承压水将对坑底隆起产生影响。当建(构)筑物的选址确定,其水文及地质条件也相应确定,除对基坑进行加固或对地下水进行降排水外,条件允许的情况下,尽可能避开对基坑施工或建(构)筑物承载不利地层,选择合理的建造地址。

(2)基坑几何形状及尺寸。

基坑几何形状对基坑变形产生一定影响,主要体现为基坑的空间效应,如长条形基坑、不规则基坑的阳角等均表现出一定的变形特点。同时,基坑开挖深度及尺寸也对变形有重要影响。实际工程中,基坑几何形状及尺寸由建(构)筑物的整体规划确定,基坑开挖深度也由建(构)筑物的功能确定。

(3)围护墙与支撑的性能。

围护墙与支撑系统的刚度体现为支护体系抵抗变形的能力,不仅包括围护墙类型、厚度、插入深度,还包括支撑种类、水平与竖直间距、预加载荷,反压土的预留等,此外,挡墙与土体的相互作用程度,也将对围护墙及坑外土体的位移产生较大影响。

(4)荷载条件。

施工超载、交通荷载、周围建(构)筑物及管线荷载等将改变基坑的应力状态,尤其是动荷载的影响将改变基坑的变形。基坑开挖前,坑外的超载在围护墙的内外两侧处于平衡状态,当坑内土体开挖时,由超载存在而使卸载产生的基坑不平衡程皮增强,使得基坑在增加的不平衡力作用下发生更大变形,此外,施工动荷载和交通荷载对土体产生的动荷载效应,将增大基坑变形。

(5)施工工艺。

开挖工法及分段分步开挖合理与否,将改变基坑空间变形状况。无支护暴露时间、未架设支撑时悬臂开挖深度、支撑安装及时程度,开挖初始阶段的悬臂深度、挡墙接缝情况等也将影响基坑变形。对于存在软弱下卧层的软土地区,支撑架设的及时程度及预应力的大小对于控制基坑变形有重要意义。及时进行支撑架设,且施加合适的预应力,将使围护墙变形得到及时抑制。对软土地区基坑,土体蠕变对基坑变形存在一定影响,当采用逆做法施工时,现浇混凝土楼板尚未形成强度时,围护墙亦将随时间增长而发生一定变形。

(6)降水。

为防止基坑施工面渗水,便于开挖施工及土体运输,同时保证基坑稳定安全,施工开挖基坑前,常对基坑进行降水和排水处理。然而,由于地下水的抽取将导致降水井周围水位下降,孔隙水移除,孔隙水压力消散,上覆土层压力缺少地下水浮力作用而增大,土中孔隙逐渐压密,导致土体发生变形,并最终引发地表沉降。与此同时,降水而导致的土体有效应力增大也将在一定程度上提高坑内被动区土体强度及变形模量,对基坑变形产生一定影响。除施工过程中降水外,基坑开挖前降水也可造成墙体水平位移和地面沉降。

(7)渗流。

由于基坑降水,基坑及周边土体中地下水将存在一定水头差,并由此引发渗流现象。地下水在土中流动时,受土颗粒的阻力而消耗能量,并导致水头损失,同时地下水对土颗粒施加反作用力,试图推动土颗粒发生位移,这种地下水作用在土体颗粒上产生的拖拽力即称为渗流力。由于渗流力的存在,土体内部有效应力发生一定变化,并由此对变形产生影响。当渗流作用较强时,将带动土中细颗粒发生移动,并引发流土、管涌等现象,并可能导致基坑局部或整体失稳。

(8)固结。

基坑开挖过程中坑内及周边土体的应力将发生变化,孔隙水压力也将由此发生变化,故随着基坑施工的进行,土体逐渐固结,土中的超孔隙水压力逐渐消散,有效应力随孔隙水压逐渐趋于稳定,达到最终固结状态,在这个过程中,土体将发生应变,而在宏观上即体现为基坑变形。此外,软土流变特性也在基坑施工过程中对基坑变形产生定影响。

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