陈晓东 黄春玲
（中国电建集团青海省电力设计院有限公司，青海 西宁 810008）
摘要：随着我国城市的快速发展，城市规模不断扩大，建设过程中，基坑周边常常已有建筑物高度密集，地下管线众多，且错综复杂，在市中心地带，道路交通量大，且受施工场地限制，对基坑的设计和施工提出了很高的要求。基坑开挖施工常引起周边地面沉降、建（构）筑物变形开裂、地下管线变形过大等不良地质现象，尤其是软土地区，基坑开挖变形控制是基坑围护结构设计和施工的关键所在，决定着基坑及周边环境的安全和稳定。结合工程案例，对软土地层条件下深基坑围护结构在开挖施工过程中的变形和稳定性进行分析。
关键词：深基坑；隧道；变形；软土
引言
国民经济快速发展和城市化进程的不断推进促进了地下工程的快速发展，深大基坑的大量涌现使得施工难度不断加大［，基坑开挖对周边建(构)筑物的环境效应明显增大，变形控制难度增大，基坑开挖方法的不断优化成为工程人员探索的新方向。以天目山路提升改造工程为依托，探究基坑分区开挖对基坑变形控制影响的优劣。
1软土基坑变形机理研究
在基坑开挖的过程中，基坑开挖面受载荷影响，很容易在坑底出现向上的土体位移，与此同时，还会导致围护墙在两侧压力差的作用下出现水平向位移，从而导致墙外侧出现位移，在这一情况下开挖基坑，就很容易因坑底的隆起和围护墙的位移导致周边地层移动。另外，在围护结构施工中，地层损失以及基坑开挖中出现漏水、漏砂等安全事故出现的原因通常也是基坑变形。结合复杂的地质情况对影响基坑开挖变形的因素进行简单分析。通过对工程项目区域的地质、水文以及施工项目复杂性的分析，可将影响基坑开挖变形的主要因素氛围以下几个方面：（1）围护结构。围护结构包含围护墙体的厚度、支撑体系的刚度以及实际的插入深度等。支撑平面的刚度通常较强，而基坑变形的程度一般取决于EI/h4（EI为刚度；h为支撑竖向间距），也就是说支撑的道数对变形效果的控制比较明显。而在围护结构中，墙体插入的深度越大其抗隆起的稳定系数就越高，特别是在软土地区，合理地提升插入深度能够有效地减小墙体以及墙体周边地层的位移。（2）加固地基。在开挖基坑的过程中，合理地在基坑内、外加固地基，能够有效地提升土质的强度与刚性，从而有效地控制基坑周边地层的位移。另外，还有其他因素的影响，例如，在开挖基坑的过程中，一旦出现渗水、流沙等情况也会导致周边地层受到扰动而导致基坑变形，因而在面对保护对象时，可利用跟踪注浆或预先加固等措施加以防范。
2电缆隧道结构特点和破坏形式
电缆顶管隧道在施工建设时主要通过支承于基坑后座上的液压千斤顶将管节顶入土层中，同时挖除并运走管节内的泥土。当第一节管体全部顶入土层后，继续第二节管体的顶进施工，如此循环直至电缆隧道完成。与传统的轨道交通顶管隧道不同，电缆顶管隧道普遍采用承接式插头，整体刚度小，抗扰动能力较差，且隧道内高压电缆和电缆支架密布铺设。在实际工程中，电缆顶管隧道的建设与城市其它基础设施建设呈现密集交叉的相互关系，易受到其它施工活动的影响，尤其是基坑施工导致既有隧道的变形和其结构内力的重分布将可能会引起电缆隧道的损坏。通常情况下，基坑施工对既有电缆顶管隧道的扰动影响主要表现在接缝处前后管节挤压碰撞破坏和管节变形过大产生裂缝这两方面。因此，研究基坑开挖造成既有电缆顶管隧道的衬砌结构内力变化与横断面变形显得尤为重要。为此，下文将在不同工况下，以上海典型软土为代表，通过plaixs2D有限元软件进行建模，分析软土地区基坑开挖对既有电缆顶管隧道的衬砌结构内力变化和横断面变形的影响规律。
3基坑施工方案及变形控制措施
3.1优化基坑设计
为有效控制淤泥质软土基坑开挖中的变形情况，尤其是针对淤泥质黏土的基坑开挖，必须要注重对基坑设计的优化。首先，要确保围护结构具有足够的插入深度与刚度。其次，面对地质条件极差且基底位于淤泥质地层中的长条形基坑，采用抽条加固，需要将加固深度控制在6~10m，并将非抽条区宽度缩短，在工程地质条件极其恶劣的情况下，可采用满堂加固。再次，要科学地优化支护体系，并结合基坑开挖的长宽比，在确保开挖安全的前提下对“钢系梁”的设计进行合理优化，降低对开挖时间的影响；针对暴露时间过长的支撑部位，可将其优化为双拼钢支撑（或采用混凝土支撑）设计，从而控制基坑的长时间累计变形问题。最后，还需要将下翻梁对土方开挖及基坑变形的影响考虑在内，并在设计中减少下翻梁数量（或改为上翻梁）。
3.2分段分区开挖
根据基坑开挖的“时空效应”理论，基坑开挖工期对周围建筑物(结构)建筑物变形影响最大。基坑开挖时，为了尽量减少对周围建筑物(结构)变形的影响，请使用分区开挖方法。分区开挖遵循“自上而下、垂直分层、纵向分段、缺口检查、先支撑后开挖及无腰梁、腰梁岛开挖”施工原则。为了控制基坑变形，钢支撑先挖槽建立钢支撑，然后挖支撑两边土的架子支撑模式，保证开挖质量。(威廉莎士比亚、哈姆雷特、钢支撑、钢支撑、钢支撑、钢支撑)要想在不影响分层开挖高度的情况下进行开挖机械逆运工作，分段开挖时必须将各层的开挖宽度设置为6米，并将开挖坡度设置为1:3.5。同时，为减少地下的变形，在两侧留堤反压。
3.3施工动态监测
在基坑开挖的过程中，根据设计要求实施动态设计和信息化施工。基坑开挖至设计深度时，地表沉降最大值为67mm，围护结构水平位移最大值为87mm，均超过设计预警值。通过分析监测数据发现，在基坑开挖过程中，当基坑开挖深度在10m范围内时，地表沉降、围护结构水平位移均未超过监测预警值，且变形增速较缓慢；当基坑开挖深度超过10m时，地表沉降、围护结构水平位移接近预警值，且增速明显加快。根据场地地质条件，基坑开挖深度范围主要为软弱土，且基坑位于道路下，周边车流量大，在车辆动荷载长期作用下，软土极易扰动，自身稳定性降低，导致地表沉降量和支护结构变形增大较快，超过设计预警值。通过进一步分析监测数据发现，虽然地表沉降量和围护结构水平位移超过预警值，但其他监测参数均未预警，且地面道路、围护结构及建（构）筑物未见开裂现象，表明基坑稳定性仍可满足设计和施工要求。
结束语
通过以上研究可知，软土地区中，在既有电缆顶管隧道附近进行基坑开挖时，将会对电缆隧道产生较大的扰动影响，造成既有电缆隧道的显著变形。因此，在既有电缆隧道附近进行基坑开挖时，为了保证电缆隧道的正常输电安全，须对电缆隧道附近的区域进行保护区划分。定义基坑开挖使得既有顶管电缆隧道变形超过电20mm的区域为红线区，定义基坑开挖使得既有电缆隧道变形超过5mm的区域为黄线区。通过有限元数值模拟计算得出的隧道最大位移作为划分保护区的依据。随着基坑与电缆隧道间距的增加，黄线区影响的区域逐渐增大而红线区影响的范围逐渐减小。需要注意的是，在红线区域内进行基坑开挖，由于电缆隧道的位移超过电缆隧道位移控制值20mm，将给电缆隧道的安全运营带来隐患，施工时应注意电缆隧道的监测工作，预防危险发生。
参考文献
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