摘要：在深厚软土地区，因为软土具有强度比较低，压缩系数比较高，孔隙率比较大，天然含水量比较大等等一系列不良工程特性，在软土基坑施工中，大部分都会由于基坑变形过大，进而造成了很多严重事故。本文分析了软土基坑中被动区加固对周围环境的影响。
关键词：软土基坑；被动区加固；周围环境
1 工程概述
本工程为城北生活市场拆迁区第5期改造项目，工程位于汕头市澄海区城北直街西侧，本工程共2幢商住楼及一层地下室；1幢地上6层，2幢地上14层，建筑总高度：1幢23.1m，2栋44.85m；首层层高4.2m，标准层层高2.9m；地下室层高3.6m；1幢、2幢建筑总面积19374.74 m2；地下室建筑面积7022.35 m2；结构体系为框剪结构，建筑抗震设防烈度按8度抗震设防，建筑防火分类二类，建筑功能布局为商用住宅楼，建筑等级二级，主体结构合理使用年限50年。
2 地质条件
淤泥、粘土、中粗砂及细砂：层面埋深为6.40～11.6米。主要为淤泥，粘土、中粗砂及细砂为夹层。淤泥：厚度为3.10～13.10米。深灰色，以淤泥为主，土质较纯，高压缩性，饱和，流塑。取原状土样14件，试验结果详见《土工试验报告》及《压缩试验成果表》。地基土承载力特征值fak=50kpa。粘土：厚度为0.5～3.20米。灰黄色，以高岭土质粘粒为主，多数土质较纯，部分含少量粉细砂，粘性好，可塑。标贯试验7次，实测值N’=8.0～10.0击，平均9.0击；修正值N=6.4～7.5击，平均7.1击。取原状土样2件，试验结果详见《土工试验报告》及《压缩试验成果表》。地基土承载力特征值fak=150kpa。中粗砂：厚度为0.40～3.40米。灰色～灰黄色，成份主要为石英、长石，以中粗粒砂为主，粉细粒砂次之，含少量泥质，不良级配，饱和，稍密-中密。标贯试验4次，实测值 N’=15.0～20.0击，平均17.5击；修正值 N=11.9～16.1击，平均13.9击。地基土承载力特征值 fak=170kpa。细砂：厚度为0.30～2.80米。灰色，成份主要为石英、长石，以粉细粒砂为主，不良级配，稍密-中密。标贯试验2资实测值N’=14.0～19.0击；修正值N=11.2～14.1击，平均12.6击。地基土承载力特征值 fak=140kpa。
3 软土基坑中被动区加固对周围环境的影响
3.1 被动区加固形状的影响分析
在研究被动区加固形状对支护体系水平位移的影响分析时，构建模型时保持两个尺寸不变，就加固形状选取长方形，通过分析可看出支护桩的水平位移随着深度的不断变化，各测点位移基本没发生变化，说明在这两种情况下产生的加固效果是一致的[1]。
3.2 长方形被动区加固深度的影响分析
在桩身上部和下部基本是一致的，但在桩身中间部位实测值偏大，尤其是最大位移处位移增大近1倍，但总体趋势是一致的，其原因可能是由于数值分析是理想状态下进行计算，对人为因素和设备因素考虑不周全，因此，会导致计算值偏会与实际测量值相比小一些[2]。即便如此，每个测量点的计算值和实际测量值的误差也是小于百分之三十，通过计算结果可以说明，在桩顶附近，因为有支撑作用，不同情况下桩位置均会变小。距桩顶距离的不断变大，支撑所受到的影响不断变小，其水平位移也在逐渐增大，深度在六到八米，可以达到最大值，小于六米，水平位置不断变小，大于八米，因为加固区土壤会有一定的限制，桩的水平位移不断地变小[3]。
3.3 数值模拟模型
根据实际设计文件将基坑顶部横撑梁单元采用线弹性本构模型，弹性模量取30GPa、泊松比为0.20、重度25 kN/m³；土体及粉喷桩加固体采用以Mohr-Coulomb 屈服条件为破坏准则的弹塑性模型。建模前作如下假设：①不计基坑开挖的过程；②地表和各土层均呈水平层状且匀质；③不考虑冠梁的作用，支护桩桩顶按自由端约束条件考虑。④不考虑降水因素的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆图1（a）、（b）是数值模拟中的模型图以及最大不平衡力随迭代次数的变化图，通过最大不平衡力随时步的变化图可以看出最大不平衡力趋于0，则计算收敛，说明模型及边界条件建立的是正确的，满足计算的要求。
（a）模型分层 （b）最大不平衡力随迭代次数的变化
3.4 基坑工程监测
（1）在坑内工程管桩作用的影响下，工程桩与土体一起作用，这样才可以更好地阻止坑底土体隆起的作用，还可以能更有效地提高被动区土压力，提高了抗倾覆能力，一般可考虑20% ～30%的提高幅度[4]。（2）监测结果及分析。在基坑开挖到底后，地下水位的累积最大变化量为2.32 m；周边建筑物沉降累积最大值仅0.4 mm；基坑顶沉降累积最大值为9.5 mm；基坑顶位移累积最大值为23 mm。根据经验，在软土地区进行喷锚支护施工的位移通常大于40 mm，可见被动区加固对基坑的位移控制有显著效果。（3）监测内容。监测项目包括：一是地下水位监测；二是周边建筑物监测；三是基坑沉降监测；四是基坑位移监测。
3.5 被动区加固形状的影响分析
在研究被动区加固形状对支护体系水平位移的影响分析时，本文在构建模型时，保持两个尺寸不变时，就加固形状选取长方形，通过分析可看出支护桩的水平位移随着深度的不断变化，各测点位移基本没发生变化，说明在这两种情况下产生的加固效果一致的，同时也说明加固能够更加充分的发挥加固的效果，经济上更加合理[5]。
4 加固
（1）机理。基坑变形有坑底隆起、围护结构变形以及周围土体位移，其中由于坑底隆起和围护结构变形以后，其产生的土体变形基本上可以作为基坑变形的起点，最终结果是周围土体发生了位移，所以，控制基坑变形基本上有两个方面，第一，坑外土体的加固，也可以说是主动区土体，对围护结构变形引起的位移变形进行控制，把影响土体位移的路径切断，这样就可以大大降低对周围环境影响。第二，坑内土体的加固，也可以说被动区土体，这样可以从起点对基坑变形进行控制，保持基坑土体的稳定性[6]。
（2）为更好地解决由于坑内有深厚淤泥缘故，使得支护结构发生一系列的问题，采取一定措施提高被动区土体的力学性质，把桩身位移控制好，在基坑底部位对坑内进行了加固处理，其加固厚度根据实际淤泥厚度而定。现在，我们国家对基坑进加固有很多方式，主要包括阶梯式，满坑式，多层式以及底板式等等。所以，应该结合工程实际情况采取不同的加固形式。加固采用粉喷桩加固，桩间距为450×425 mm，加固宽度均为12 m，加固厚度按阶梯型加固设计，每级台阶均宽6m。
5 结束语
综上所述，基坑被动区加固提高了土体的强度，改善了土体的力学性能，使基坑被动区的塑性区范围减小，于此同时，还可以使坑顶水平位移不断地减少，在不同的工程中，通过被动区进行加固可以更好地减少坑顶的水平位移，然而，在加固基坑被动区时，应该选择合适的宽度以及适合的深度，这样不但可以确保基坑安全的同时，又能达到节约工程造价的目的。
参考文献：
[1]苏云斯.软土基坑被动区加固的受力机理分析[D].华南理工大学，2013.
[2]金晓波.软土基坑被动区加固处理的研究[D].昆明理工大学，2008.
[3]程博，严平，龚新辉，等.被动区加固对软土基坑支护影响的探讨[J].低温建筑技术，2016，38（01）：100-101.
[4]林树周.深厚软土地区基坑支护的被动区加固效果研究[D].广州大学，2015.
[5]胡福洪.软土深基坑被动区加固形式对基坑抗隆起稳定性的研究[D].武汉轻工大学，2014.
[6]屈若枫，马郧，徐光黎，等.武汉市软土地区深基坑被动区加固参数优化研究[J].水电能源科学，2013，31（10）：129-132.
论文作者:李朝悦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
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