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摘要：随着城市化建设的快速发展，城市中心区基坑施工时会面临复杂的周边环境条件，如何在复杂环境条件下进行深基坑支护施工是一个值得深入研究的问题。通过研究支护桩变形的变化规律，分析复合地层分界面及粉细砂透镜体在基坑不同开挖深度对支护结构的影响，提出对应的加固措施。
关键词：复合地层；基坑支护桩；变形
引言
在复合地层中，对深基坑的支护结构设计研究。复杂的地质条件；复杂的周边环境；结构埋藏浅、与邻近结构的影响；围岩稳定难以判断。诸多因素导致了基坑支护工作的困难。因此，在地质条件、环境条件、荷载条件、施工条件以及其他外界因素的综合影响下，基坑开挖施工过程，是给工程师提出的极大的挑战。
1复合地层基坑支护桩变形原因
基坑支护是一门综合性科学涉及岩土工程、结构工程及施工工艺，是一门综合性很强的学科。而岩土工程经验性强又有其复杂性，不同的工程师，设计的结果可能不同，甚至依据每个工程师不同的经验而选择不同的支护形式。有的设计过于保守，而造成不必要的浪费。有的设计则容易容易造成事故，不安全，不适用。因此，在计算基坑支护结构变形分析之前，合理的设计和科学完整的计算与方法尤为关键，对之后结构的变形分析也起着决定性作用。基坑施工过程中，因为开挖面的卸荷作用导致围护结构两侧荷载不平衡，引起围护结构变形，继而引起坑外土体产生水平位移以及竖向沉降，这不仅关系到基坑自身的稳定性，还将对周围建构筑物产生影响。所以针对坑外土体与围护结构的变形，国内外学者做了较多研究。目前国内外学者主要集中对软土地区基坑的变形进行了研究，提出了基坑外侧地表的沉降模式、沉降分布范围以及地表沉降最大值的范围，揭示了围护结构变形与地表沉降的关系，分析了影响软土地层基坑变形的主要因素，而关于土岩组合地层基坑变形机理的相关文献较少，所以本文对土岩组合地区粧锚支护基坑变形进行具体的研究很有必要。
2深基坑支护计算
2.1常规设计方法
常规设计方法是最常用的方法，其要点是在选择一定的支护入土深度后，为满足整体稳定、抗隆起和抗渗要求的前提下、用经典土力学计算主动土压力和被动土压力。或是，对计算的土压力做某些经验的修正。然后对重力式刚性挡土墙验算其抗倾覆，抗滑移稳定性，安全系数沿用设计规范中对普通挡土墙的规定；或者计算柔性挡墙（比如悬臂式或有支锚结构）的内力，对墙身和支锚结构进行设计。这种方法对普通挡土墙或开挖深度不深的钢板桩是比较成熟的。但对深基坑，特别是软土中的深基坑支护结构设计就难以考虑更为复杂的条件和难以分析支护结构的整体性状。比如支护结构与周围环境的相互影响，墙体变形对侧压力的影响，支锚结构设置过程中墙体结构内力和位移的变化，内侧坑底土加固或者坑内，外降水对支护结构内力和位移的影响，压顶圈梁的作用与设计，复合式结构的受力分析等等。这些问题有时却成为控制支护结构性状的主要因素。
2.2弹性抗力法
弹性抗力法针对常规法中挡土墙内侧被动土压力计算中的问题提出了改进。其概念是由于挡土墙位移有控制要求，内侧不可能达到完全的被动状态，实际上仍处于弹性抗力阶段。因此，引用承受水平荷载桩的横向抗力的概念，将外侧主动土压力作为施加在墙体上水平荷载，用弹性地基梁的方法计算挡墙的变位与内力。土对墙体的水平向支撑用弹性抗力系数来模拟，支锚结构也用弹簧模拟。计算与实际符合与否取决于基床系数的选取，通常用m法计算，及基床系数k随深度比例增长，比例系数为m。
2.3数值计算方法
数值计算则提供了一种更为合理的设计计算方法，它可以从整体上分析支护结构及周围土体的应力与位移性状，而且可适用于动态模拟计算，不仅为事前设计与方案比较而且也为信息反馈施工信息提供实时处理的手段。从原理上说，常规方法存在的问题在数值计算方法中都可以不同程度的得到解决。目前，常用数值计算方法包括：有限元法、有限差分法、边界元法、离散元法等。
3复合地层基坑支护桩变形问题的处理措施
3.1加密钢支撑
对于砂卵石与泥岩组成的复合地层，宜在地层交界面以上减小钢支撑的竖向和横向间距，加密钢支撑。在同样的侧压力作用下减小挠曲变形，避免钢支撑失稳，控制围护桩外侧的土体变形范围继续向外扩展。
3.2加固透镜体地层
针对粉细砂透镜体地层发生涌砂的现象，宜先在基坑开挖前对围护桩背后进行注浆加固后再开挖基坑，开挖过程中产生涌砂时应立即停止开挖并回填反压。
3.3地下水引排
泥岩地层降水效果差，避免水浸泡坑壁土体和坑底围护桩附近的土体引起泥岩强度降低，锚固力下降，产生踢脚现象，应采用导管引排至集水坑抽排，集水坑必须距离基坑壁2m以上的距离。
3.4换填土层或进行临时支撑
全风化泥岩和强风化泥岩遇水浸泡后软化和粉细砂层承载力低引起桩端锚固力不足，围护桩易发生踢脚破坏，可采取分段掏槽跳挖施作底板或在基坑底架设临时钢支撑或浇筑混凝土支撑。对于市政下穿隧道浅基坑常采用悬臂桩支护的情况，出现踢脚现象应及时架设斜撑并在下端垫方木进行支护。
3.5立柱和立柱桩
坑内水平支撑系统的竖向支撑构件采用格构式井字型钢构立柱和柱下钻孔灌注桩。格构式井字型钢构立柱缀板与角钢的焊接为围焊，顶部伸入钢筋混凝土水平支撑内500mm，底部插入立柱桩中不小于3m。立柱桩采用直径为800mm钻孔灌注桩，尽可能利用工程桩代替以降低造价。
3.6内支撑系统
基坑支护体系中的水平力通常由坑内支撑和坑外拉锚2种方式来承担，由于工程周边土质较差、河道纵横且地下管线众多，坑外拉锚存在一定的危险性，因此采用坑内支撑的方式较为稳妥。内支撑根据材料的不同分为混凝土支撑和钢支撑2种。钢支撑施工速度快、拆除方便、可回收利用，能有效控制支护体系变形，但对于深大基坑，其支撑数量需相应增加，从而增加了成本，且相应增加了挖土难度。钢筋混凝土支撑钢度大，对减小支护桩的水平变形、确保支护结构的稳定性具有积极作用，此外混凝土支撑具有较强的施工适应性，更适合于复杂情况、超大面积的基坑工程。
3.7止水帷幕
止水帷幕采用双轴水泥搅拌桩，在施工前应做工艺试桩，通过试桩熟悉施工区的土质状况，并确定钻进深度、灰浆配合比、喷浆下沉及提升速度、喷浆速率、喷浆压力等施工工艺参数，确保止水帷幕的施工质量。此外，采取套接一孔法施工，搭接较饱满，止水质量能满足本工程止水的要求。
3.8基坑监测
工程基坑开挖面积大，开挖深度深，周边环境复杂，为确保基坑自身及周边环境的安全，基坑施工过程中委托专业监测单位根据规范要求和实际情况对支护桩水平位移及立柱沉降进行监测，同时对支撑截面的轴力、周边建筑物及地下管线的沉降进行监测，如发现异常现象，立即加强监测，采取相应措施。
结束语
深基坑施工不可避免地影响周边环境，如何使影响降低到最小，这是岩土工程界一直以来探讨的问题。首先根据前期水文地质资料和工程自身特点，同时考虑安全性和经济性选择基坑支护方案，其次进行施工工况分析，最后有针对性地进行基坑监测，从监测结果中验证了所用深基坑支护技术的合理性与有效性，为今后类似工程深基坑支护施工技术提供参考。
参考文献：
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