软土基坑变形全过程控制方法

　　在多年的城市软土地下工程实践中，工程技术人员和研究人员已经认识到，软土基坑设计预测和实际施工结果之间常有巨大差异，保守的设计和昂贵的加固措施并不一定能保证基坑周围岩土环境的变形要求。本文结合多年的工程实践经验，针对基坑变形的发生、传递、最终影响的各个环节，提出了对变形进行全过程综合控制治理的理念，将地下工程变形控制分为变形的源头控制、变形传递过程控制、保护目标变形的个别控制与治理三个阶段。以深基坑工程为例，在此全过程控制理念的指导下结合基坑工程时空效应施工法、微变形调整手段和远程监控管理方法，形成一套完整的地下工程微变形控制方法体系，并成功地应用于上海的地铁建设和其他的市政工程中，取得了巨大的经济和社会效益。
　　2 基坑变形全过程控制理论
　　基坑变形系统是由三个元素构成的：变形来源、传播途径和保护对象。基坑开挖卸载引起围护结构向基坑内的变形，围护结构的变形引起其后面的土体位移以填充由于围护结构变形而出现的土体损失，并逐渐向离基坑更远处的土体传递，在一定时间内传递到地面和建筑物处引起地面以及建筑物的沉降。基坑开挖引起的岩土环境问题可以用一个直观的流程图来表示.
　　这里将基坑支护结构、土体、坑外重要保护对象三者看成是类似于传染源、传播媒介、传染对象的一个有机系统。基坑周围环境保护的目的就是控制基坑变形的影响，保护基坑周围的重要建构筑物。从这个系统的传播机理可知，切断其中的任何一个环节都能有效地控制变形的发展，从而实现岩土工程环境保护的目的。基坑变形全过程控制理论就是基于对这个变形系统的认识，提出从全方位对基坑变形进行控制，进而最终有效地解决基坑变形。基坑变形全过程控制方法
　　根据基坑变形全过程控制理论，上海时空软土工程研究咨询中心开发了多种新型工艺。注浆方法由于其施工简单，，工艺成熟，施工参数易于掌握，能够在各种条件下进行施工，因而在基坑变形保护中得到广泛的应用，但由于应用场合的不同，施工参数也要相应调整。上海软土给施工变形控制带来了许多困难，但只要掌握和应用软土的一些特殊工程特性，也能因势利导地发挥软土自身的变形能力，减少投资，完成建设项目。
　　 3．1基坑变形源头控制方法
　　 3．1．1 时空效应施工法
　　深基坑开挖引起围护墙体变形以及基坑底部土体回弹变形是基坑周围土体变形产生的源头，因此控制基坑围护墙变形以及基坑回弹是控制整个超深基坑工程变形的最关键所在。时空效应原理表明施工在基坑变形的源头控制中起着至关重要的作用。
　　在软土深基坑的开挖中，适当减小每步开挖土方的空间尺寸、减少每步开挖所暴露的基坑挡墙的无支撑暴露时间，是运用时空效应原理，合理地发挥土体自身的抵抗变形的潜力从而解决软土深基坑稳定和变形问题的基本对策。在多年工程实践中以此为指导思想，逐步形成完善了墓坑工程的时空效应施工法。该工法的主要特点是：根据基坑工程设计斯选定的主要施工参数，按基坑规模、几何尺寸、支撑形式、开挖深度和地基加固条件，提出详细的可操作的开挖与支撑的施工程序及施工参数。开挖与支撑的施工工序基本是按分层、分步、对称、平衡的原则而制定的，最主要的施工参数是分层开挖的层数、每层开挖深度，以及每层开挖中基坑挡墙被动区土体开挖后，挡墙未支撑前的暴露时间和暴露的宽度及高度。在长条形地铁车站深基坑中，基坑开挖和支撑的施工技术要点是：按一定长度分段开挖和浇注结构，在每段开挖中再分层、每层分小段地开挖和支撑，随挖随撑，施加支撑预应力，完成每小段的开挖和支撑的施工时间限制在一定范围之内。
　　理论与实践均表明随着基坑挖深的增加，基坑周围土体塑性区的发展，基坑变形速率也会相应增加。因此对于深基坑工程随着开挖深度的增加应适当减小每步开挖土方的空间尺寸、减少每步开挖所暴露的基坑挡墙的无支撑暴露时间，严格按照时空效应原理组织施工，切忌超挖、长时间搁置情况的发生。
　　 3．1．2基坑内地基加固
　　多年的工程实践表明基坑内地加固比基坑外加固要经济有效，因此现在基坑加固基本上采用坑内被动区加固的方式对基坑变形进行控制，常用的方法有坑内降水、注浆、搅拌桩和旋喷法等(如图1)。加固方法和加固量是根据工程经验和变形控制要求确定的，到目前为此还没有从设计上解决基坑加固的定量设计问题。根据上海地铁车站十余年的设计施工经验，降水和注浆方法多用在二级环境保护要求的基坑中，能够达到变形控制要求，而搅拌桩和旋喷法由于相对昂贵，大多用在一级保护的基坑中。
　　 3．1．3 被动区压力注浆
　　被动区压力注浆(如图3)，是指当基坑及其周围环境变形或变形速率达到或超过警戒值时，在基坑被动区距挡墙较近的区域内，实施一次或多次双液(水玻璃溶液和水泥浆的混合液)分层注浆，利用注浆时的挤压效应，控制本层开挖支撑结束到下层开挖这段时间内基坑挡墙的流变位移。该方法的关键是注浆对挡墙的压力作用。在具体实施时要不断地根据挡墙的反映调整注浆方案，不能出现因压力过大而导致挡墙局部曲率过大破坏。反映在设计中就是单位深度的注入量，太大太小都不能达到预期效果，最好在施工之前，用较小的注浆量做现场试验，通过监测数据反馈分析优化参数。注浆孔的位置距离一般在1．5-2．0m之间，上海软土中注浆压力—般为0．3-0．5MPa。由于注浆后挡墙发生位移，要注意注浆后的支撑轴力复加以保证注浆效果。