基坑支护结构顶部水平位移变化规律分析王晓娇

基坑支护结构顶部水平位移变化规律分析王晓娇

王晓娇

铁法煤业集团建设工程有限责任公司辽宁铁岭市110168

摘要：由于基坑在工程开挖过程中产生变形的影响因素众多且相互耦合，为了准确判断施工过程中基坑安全稳定性能是否符合国家规范要求，需要根据实际工程施工方案和国家相关规定针对某些重点部位设置监测点。本章以抚顺某基坑工程实例为研究背景，利用现场变形监测数据，通过分析支护结构顶部水平位移在开挖过程中的变化，总结开挖深度、空间位置等因素对其变形规律的一般影响。

关键词：深基坑；变形；支护结构；空间效应

1引言

近年来，我国经济始终处于高速发展状态，面对越来越复杂的地下条件，如何保障深基坑工程在施工过程中的安全稳定成为众多学者关注的研究焦点。面对严重的经济损失和人员伤亡，如何保障基坑工程在施工过程的安全可靠经济合理，目前已经成为众多工程专家及学者亟待解决的热点问题[1-2]。

孙长军[3]等利用研究了北京地铁14号线望京站的基坑工程监测数据，对采用地下连续墙+钢支撑以及地下连续墙+钢支撑+锚索的混合支护体系变形规律展开研究，总结分析了多种支护型式共同作用下的深基坑工程在不同空间位置的一般变形规律。

本文以抚顺某基坑工程实例为研究背景，结合支护结构水平位移在基坑开挖过程中的变化规律，分析基坑变形空间效应对支护结构位移的影响，为实际工程的施工及设计工作提供参考依据。

2工程实例

2.1工程概况介绍

抚顺某基坑工程占地面积约为8688m2，开挖深度为6.1m～7.3m，为保证基坑安全，采用桩锚结构作为其基坑工程主要支护形式。

本项工程的支护周长约为547759延长米，共设计螺旋灌注桩456根，自成孔锚索预计515根。基坑支护挡墙由钢筋混凝土灌注桩组成，其中混凝土灌注桩长度为26.5m、桩径为0.6m，相邻桩体间距为1.2m。

基坑工程南侧支护挡墙顶部水平位移在整个施工过程中的累计变化如图1所示，所有位移监测点按照开挖深度的不同可以分为如下两类，第一类为布置在开挖深度-6.7m影响范围内的21、24、25号监测点位，第二类为布置在开挖深度-6.1m影响范围内的其余监测点位。

综合分析图1中不同时间段对应的支护结构顶部水平位移曲线，可以得到如下规律：

（1）对比上述2种不同开挖深度对应的支护结构顶部水平位移累计变化曲线，可以发现虽然支护结构顶部水平位移随着开挖深度的增加而增加，但是由于受到基坑变形空间效应的影响，位于挡墙中间位置的21号监测点位顶部水平位移仍然略微大于临近监测点位顶部水平位移，而位于挡墙端点位置的25号监测点位顶部水平位移明显低于其他点位水平位移。

（2）对比图1中不同时间段内的支护结构顶部水平位移空间效应影响效果，可以发现在2014.7.9的端点位置25号点位与中间区域21号点位的支护结构顶部水平位移大致相同，但随着基坑变形的增加，其中间位置点位水平位移快速增加，而端点位置顶部水平位移增幅较小，表明该基坑工程变形空间效应的影响逐渐增强。

（3）对比图1中左右两侧端点位置顶部水平位移可以发现，开挖深度-6.6m对应的25号监测点位水平位移明显小于开挖深度6.1m对应的17号监测点位。结合两点所处支护挡墙布置形式，可以发现斜向布置的支护挡墙对端点空间效应的影响效果比较特殊。长度越大的斜向布置支护挡墙，其对应的支护结构端点位置顶部水平位移受到空间效应的影响越小。

3.2支护刚度顶部水平位移的空间位置影响分析

基坑工程西南侧的阳角区域支护挡墙顶部水平位移在整个施工过程中累计变化如图1所示，虽然不同监测点位对应的支护结构组合方式大致相同，但是上述点位的变形数据随着基坑工程开挖深度和空间位置的不同而产生变化。

监测点位3和4对应开挖深度-7.3m影响区域范围内，其中监测点位3位于阴角附近，而监测点位4位于阳角附近。监测点位5-7对应开挖深度-6.1m影响区域范围内，其中监测点位5位于阳角附近，而监测点位6、7位于支护挡墙中间区域影响范围内。

综合分析上述图中不同时间段对应的支护结构顶部水平位移曲线，得到如下几条规律：

（1）图2中支护结构顶部水平位移监测点按照空间位置的不同可以认定为布置在阳角区域影响范围内的4号监测点位。

对比上述不同空间位置对应的支护结构顶部水平位移累计变化曲线，可以发现阳角区域的桩顶水平位移最大（12.5mm），挡墙中间区域次之（8-9mm），阴角区域最小（4mm）。由此可以认为基坑工程变形空间效应除了常规的阴角端点处位移变化值小于挡墙中间区域变化值，还包括阳角区域内位移变化值大于挡墙中间区域。面对带有阳角形式的基坑支护结构设计方案，应对最为突出的阳角区域采取更加有效的变形控制手段。

（2）对比图2中阴角、阳角及挡墙中间位置顶部水平位移可以发现，开挖深度相差不大的情况下，阳角位置的桩顶水平位移（12.5mm）约为阴角位置桩顶水平位移（4mm）的3倍左右，约为支护挡墙中间区域顶部水平位移（8mm）的1.5倍左右。

（3）对比图2中不同时间段内的支护结构顶部水平位移空间效应影响效果，可以发现在2014.7.9的阳角位置4号点位与中间区域5-7号点位及阴角区域3号点位之间的支护结构顶部水平位移相差不大，但随着基坑变形的增加，其阳角位置点位水平位移快速增加，而中间位置和阴角位置的顶部水平位移增幅较小，这说明基坑工程在开挖过程中的变形空间效应影响程度随着开挖深度额的增加而逐渐增强。

4结论

（1）基坑工程变形空间效应除了常规的阴角端点处位移变化值小于挡墙中间区域变化值，还包括阳角区域内位移变化值大于挡墙中间区域。在开挖深度相差不大的情况下，阳角位置的桩顶水平位移约为阴角位置桩顶水平位移的3倍左右，约为支护挡墙中间区域顶部水平位移的1.5倍左右。

（2）斜向布置的支护挡墙对端点空间效应的影响效果比较特殊。长度越大的斜向布置支护挡墙，其对应的支护结构端点位置顶部水平位移受到空间效应的影响越小。

（3）正常布置的支护挡墙中间位置桩顶水平位移略大于斜向布置的支护挡墙中间位置桩顶水平位移，表明支护挡墙中间区域顶部水平位移在开挖过程中不会受到布置形式的影响。

参考文献：

[1]丁勇春，王建华，徐中华，陈锦剑.上海软土地区某深基坑施工监测分析.西安建筑科技大学学报（自然科学版）.2007（03）：333-341.

[2]刘兴旺，施祖元，益德清，吴世明.基坑支护结构全过程内力及变形分析.建筑结构学报.1998（05）：58-64.

[3]孙长军，张顶立，刘井学，曹晓立.北京地铁车站地连墙支护结构受力变形特性研究.岩土工程学报.2015（S1）：78-83.