亞熱帶海灣深基坑邊坡的變形特征

韓宏超，衛(wèi)　宏，蔡貝特

(1.海南大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，海南 ?？?570228； 2.海南有色工程勘察設(shè)計(jì)院，海南 ?？?570206)

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亞熱帶海灣深基坑邊坡的變形特征

韓宏超1，衛(wèi)宏1，蔡貝特2

(1.海南大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，海南 海口 570228； 2.海南有色工程勘察設(shè)計(jì)院，海南 ?？?570206)

摘要：以海南省三亞市某亞熱帶海灣的深基坑工程為背景，通過(guò)對(duì)其施工期間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，總結(jié)了該深基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、周邊道路沉降變形、錨索應(yīng)力及地下水位變化等特征.分析結(jié)果表明：在基坑開(kāi)挖階段中基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形較為明顯，基坑周邊的荷載變化對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的影響較大；在亞熱帶海洋性氣候下的海南，較大的降水量會(huì)對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和安全穩(wěn)定有較大的影響；合理的腰梁設(shè)計(jì)和錨索施工可有效減少基坑失穩(wěn)的可能性.

關(guān)鍵詞：深基坑邊坡； 海灣； 變形特征

隨著海南省國(guó)際旅游島建設(shè)工作的逐步推進(jìn)，海南的建筑工程正在如火如荼的進(jìn)行，在亞熱帶氣候下，四季宜人的海灣地區(qū)的酒店等日益成為人們旅游度假和娛樂(lè)休閑的集中地,特別是南海的建設(shè)也日益成為國(guó)內(nèi)及國(guó)際工程建設(shè)的熱點(diǎn)問(wèn)題，所以，亞熱帶氣候下海灣地區(qū)基坑工程的研究就顯得尤為重要.但是,由于海南的發(fā)展較為落后，起步稍晚，因而導(dǎo)致很多現(xiàn)代化的設(shè)備和先進(jìn)的技術(shù)在海南還未得到應(yīng)用，有的甚至是在內(nèi)地已經(jīng)相當(dāng)成熟的技術(shù)、手段和設(shè)備，而在海南卻仍然無(wú)法使用.直至海南省國(guó)際旅游島的審批成功和其建設(shè)正式開(kāi)展之后，很多建筑工程的技術(shù)和設(shè)備才得到有效的開(kāi)展.但由于起步較晚和研究較少，所以有關(guān)亞熱帶海灣地區(qū)基坑工程的研究成果微乎其微，很難找到成熟的、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的理論知識(shí)和技術(shù)手段來(lái)指導(dǎo)相關(guān)或相近工程的進(jìn)行，以至于基坑工程的造價(jià)太高，原始施工手段很難滿足實(shí)際工程的要求.國(guó)內(nèi)外對(duì)于其他類型環(huán)境下的基坑工程的研究已經(jīng)有了一定的成果，但是對(duì)于此類環(huán)境下的基坑工程的數(shù)據(jù)和理論還相當(dāng)匱乏，也缺乏在相似氣候條件和地質(zhì)環(huán)境下的施工理論知識(shí)、工程設(shè)計(jì)及可參照的實(shí)例.

鑒此，為了充實(shí)基坑工程的理論，完善不同氣候條件和地質(zhì)環(huán)境下的基坑工程數(shù)據(jù)，本文對(duì)海南島內(nèi)的多處工程實(shí)例進(jìn)行了對(duì)比分析，選取了亞熱帶海洋性氣候下具有典型性和代表性的海灣地區(qū)的基坑設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析和總結(jié)，得出了亞熱帶海洋性氣候下海灣地區(qū)中的基坑工程的變形特征，這對(duì)今后在相似氣候條件和地質(zhì)環(huán)境下的基坑工程設(shè)計(jì)和施工具有指導(dǎo)性的意義和價(jià)值.

1工程簡(jiǎn)介

1.1工程概況擬建工程位于三亞市大東海旅游區(qū)，西臨海韻路，南側(cè)距魯能山海天公寓約200 m，擬建1棟10層酒店，設(shè)計(jì)有2層地下室.項(xiàng)目場(chǎng)地現(xiàn)自然地坪的標(biāo)高為5.0 m～7.0 m，基坑底板底標(biāo)高為-3.20 m，基坑開(kāi)挖深度按8.2～10.2 m計(jì).

1.2場(chǎng)地巖土工程條件

1.2.1工程地質(zhì)條件 基坑開(kāi)挖范圍的場(chǎng)地內(nèi)所埋藏的地層情況如下：

⑴ 雜填土(Qml)①：褐黃色、褐灰色，主要由粘性土混粗礫砂組成，含磚頭、碎石塊等建筑垃圾，其結(jié)構(gòu)松散，稍濕；

⑵ 中砂②：褐黃色、淺灰色，約含10%～20%的粉粘粒，含少量珊瑚貝殼碎屑及粒徑1～3 cm的石英質(zhì)卵石，呈稍濕-飽和及松散-稍密狀態(tài)；

⑶ 礫砂③：褐黃色、淺灰色，約含10%～15%的粉粘粒，含少量珊瑚貝殼碎屑及粒徑1～5 cm的石英質(zhì)卵石，呈飽和及稍密-中密狀態(tài)；

⑷ 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土③-1：褐灰色、灰黑色，具不均勻夾薄層粉細(xì)砂，呈軟塑狀態(tài)，干強(qiáng)度及韌性低，光澤感應(yīng)為稍有光澤，搖震無(wú)反應(yīng).該層在場(chǎng)地內(nèi)僅見(jiàn)于31、32號(hào)鉆孔；

⑸ 第四系殘積層(Qel)粉質(zhì)粘土④：褐黃色、灰褐色，由灰?guī)r風(fēng)化殘積而成，約含10%～20%的強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r碎塊，塊徑1～6 cm不等，呈可塑-硬塑狀態(tài)，干強(qiáng)度及韌性中等，光澤反應(yīng)呈無(wú)光澤，搖震無(wú)反應(yīng)；

⑹ 強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r⑤：褐黃色、灰白色，絕大部分礦物已風(fēng)化變質(zhì)，節(jié)理裂隙極發(fā)育，為較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)，巖芯呈碎塊狀，巖體極破碎；

⑺ 中等風(fēng)化石灰?guī)r⑥：灰色、灰白色，節(jié)理裂隙稍發(fā)育，局部有溶蝕裂隙，巖芯呈柱狀，少量塊狀，為較硬巖，巖體較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)，巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD值為45~65.

根據(jù)勘察報(bào)告、地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120—2012)，在基坑開(kāi)挖的影響深度內(nèi)，有關(guān)地層的巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)取值見(jiàn)下表1：

表1　巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)表

1.2.2水文地質(zhì)條件勘察期間測(cè)得場(chǎng)地地下水水位埋深介于2.10～6.80 m，相當(dāng)于標(biāo)高2.20～3.37 m.根據(jù)地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，水位年變化幅度約為1.0 m，基坑周邊無(wú)地表水體.場(chǎng)地內(nèi)的地下水主要貯存于中砂②、礫砂③中，為孔隙潛水，地下水主要由大氣降水和地下徑流補(bǔ)給.由于基坑開(kāi)挖深度內(nèi)的地層主要為中砂②，預(yù)計(jì)水量較大，其下地層為粉質(zhì)粘土④及中等風(fēng)化石灰?guī)r⑥，為相對(duì)隔水層，中砂②層中含粒徑2～5 cm不等的卵石.

1.2.3場(chǎng)地巖土的特點(diǎn)亞熱帶海灣地區(qū)的巖土層分布主要為填土、砂層、淤泥層和粘土層、貝殼碎屑巖和石灰?guī)r等巖層(從上到下)，且?guī)r土層的起伏較大，其有機(jī)質(zhì)的含量較其他地區(qū)多些；由于亞熱帶海灣地區(qū)具有降雨量較大、日照時(shí)間較長(zhǎng)，砂層較厚等特點(diǎn)，因此該區(qū)域的地下水位變化較大和地下水位較高，這會(huì)給基坑工程的施工帶來(lái)極大的影響(圖1).

1.3基坑支護(hù)方案工程采用排樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系，排樁為樁徑1 000 mm，樁間距1 400 mm和樁徑800 mm，樁間距1 600 mm的沖孔灌注樁，沖孔樁通常配筋(樁徑1 000 mm的配筋為18Φ22、?8@150;樁徑800 mm的配筋為16Φ20、?8@150)，樁身強(qiáng)度為C25水下混凝土.排樁頂部均設(shè)冠梁，冠梁截面尺寸為1 000 mm×600 mm和800 mm×500 mm，冠梁混凝土強(qiáng)度為C25；選用20a槽鋼做腰梁, 沖孔樁間均采用樁徑1200 mm的高壓旋噴樁作為止水樁；選用直徑600 mm，長(zhǎng)度1 2000 mm的管井進(jìn)行坑內(nèi)明排降水，坑外選用300 mm×300 mm的截水溝.

1.4基坑施工方案基坑開(kāi)挖是在沖孔樁和止水樁均滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開(kāi)始的，精確防線，分段分層對(duì)稱開(kāi)挖，每段長(zhǎng)度不大于20.0 m；軟土開(kāi)挖深度不大于1 m,其余土層不大于2 m.坑內(nèi)挖土?xí)r先挖周邊，留中部半島，倒退挖.

表2　基坑施工工況

2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

2.1基坑監(jiān)測(cè)方案基坑開(kāi)挖深度為8.2～10.2 m，根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB50497—2009)和某勘察設(shè)計(jì)院的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中對(duì)基坑監(jiān)測(cè)安全等級(jí)的劃分，確定基坑監(jiān)測(cè)的安全等級(jí)為二級(jí).對(duì)基坑監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目有：圍護(hù)墻(邊坡)頂部水平位移和豎向位移、周邊道路的豎向位移、地下水位和錨索應(yīng)力等(圖2).

2.2監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB50497—2009),基坑變形監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)精度及報(bào)警值要求如表3所示：

表3　基坑變形監(jiān)測(cè)精度及報(bào)警值表

3監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1基坑監(jiān)測(cè)需考慮的因素根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析時(shí)需要考慮以下五點(diǎn)因素：

1)工程的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)；

2)基坑施工過(guò)程中基坑周邊場(chǎng)地的荷載變化情況；

3)基坑監(jiān)測(cè)的時(shí)間節(jié)點(diǎn):初挖時(shí)間、基坑深度開(kāi)挖到5 m和10 m的時(shí)間、地下室底板澆筑開(kāi)始及完成的時(shí)間、基坑回填土開(kāi)始及完成的時(shí)間等；

4)具體的支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝和施工措施；

5)基坑施工過(guò)程中的天氣變化情況和設(shè)計(jì)變更情況等.

3.2圍護(hù)墻(邊坡)頂部的水平位移圍護(hù)墻(邊坡)頂部水平位移的累計(jì)變化量或者變化速率過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)、甚至對(duì)基坑周邊的建筑、市政設(shè)施、道路和地下管線等造成不可彌補(bǔ)的破壞和損失.

對(duì)監(jiān)測(cè)期間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和匯總，并繪制成如圖3所示的圍護(hù)墻(邊坡)頂部水平位移的累計(jì)變化量隨時(shí)間變化的曲線，并對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)P1、監(jiān)測(cè)點(diǎn)P7和監(jiān)測(cè)點(diǎn)P18的基坑圍護(hù)墻(邊坡)頂部水平位移隨時(shí)間變化的規(guī)律進(jìn)行分析。由圖3可以看出，圍護(hù)墻(邊坡)頂部水平位移的變化和累計(jì)變化量的大小沿圍護(hù)墻周邊的分布并不均勻，其中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)P1和監(jiān)測(cè)點(diǎn)P18的水平位移的累計(jì)變化量最大，均為12.2 mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)P7的水平位移的累計(jì)變化量最小，僅為9.7 mm.隨著基坑的開(kāi)挖，圍護(hù)墻頂端的水平位移逐步增大，在2013年8月23日，P7點(diǎn)和P18點(diǎn)的水平位移都出現(xiàn)了陡降，根據(jù)平面圖可知，P7點(diǎn)附近原堆放了磚塊，但為了砌基礎(chǔ)梁模板，當(dāng)日磚塊被搬到基坑底部；P18點(diǎn)周圍原有鋼筋堆放，后來(lái)鋼筋加工成品被轉(zhuǎn)移到基坑底部，故可總結(jié)為因?yàn)樾遁d引起了水平位移的突變.而P1點(diǎn)周圍未堆放材料，故沒(méi)有出現(xiàn)突變，其整體曲線平滑.此后，隨著基坑工程的繼續(xù)進(jìn)行，水平位移繼續(xù)保持上升的趨勢(shì)，直至底板澆筑完成并開(kāi)始地下室的施工時(shí)，累計(jì)變化量-時(shí)間曲線已基本趨于水平，該時(shí)期的圍護(hù)墻墻頂?shù)乃轿灰期呌诜€(wěn)定.但是2013年10月20日以后，監(jiān)測(cè)點(diǎn)P1和P18的變化速率遠(yuǎn)大于P7，究其原因?yàn)椋罕O(jiān)測(cè)點(diǎn)P18周邊仍在進(jìn)行工程材料的加工，但其距基坑圍護(hù)墻的距離已經(jīng)較之前的鋼筋加工場(chǎng)距基坑的距離大得多，因而變化趨勢(shì)與先前不同；監(jiān)測(cè)點(diǎn)P1位于工程進(jìn)出口附近，且西側(cè)緊鄰海韻路，有不少的車輛在其附近行駛，因而其變化速率會(huì)相對(duì)較大.由上述可見(jiàn)，嚴(yán)格控制基坑周邊的荷載變化和距離至關(guān)重要.基坑的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所顯現(xiàn)的變形特征與經(jīng)典方法的認(rèn)識(shí)相一致，都是隨著基坑開(kāi)挖的逐步進(jìn)行，變形逐步加大，待開(kāi)挖到基坑設(shè)計(jì)深度和地下室底板澆筑完成后，變形才趨于穩(wěn)定，直至圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的荷載發(fā)生變化后才導(dǎo)致變形的再一次發(fā)生.

圖3　2013年圍護(hù)墻(邊坡)頂部水平位移累計(jì)變化量隨時(shí)間變化的曲線

3.3圍護(hù)墻(邊坡)頂部的豎向位移由圖4可以看出，圍護(hù)墻(邊坡)頂部豎向位移累計(jì)變化量的數(shù)值并不大，其中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)P1的圍護(hù)墻(邊坡)頂部豎向位移的累計(jì)變化量最大，為11.4 mm；其次為測(cè)點(diǎn)P18的累計(jì)變化量，為10.2 mm.分析其原因時(shí)發(fā)現(xiàn)：3條曲線的變化相似，變化趨勢(shì)相近，這說(shuō)明基坑四周的施工進(jìn)度基本相同，其基坑周邊的環(huán)境變化基本相近. 一般來(lái)說(shuō)，基坑開(kāi)挖到錨索施工工況的時(shí)候，圍護(hù)墻(邊坡)頂部豎向位移的變化幅度較大，當(dāng)錨索張拉完畢后，變化幅度將會(huì)變緩，隨著基坑開(kāi)挖的進(jìn)行，基坑圍護(hù)墻(邊坡)頂部豎向位移會(huì)隨著基坑開(kāi)挖深度的加深而不斷增大，直至基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)深度和地下室底板澆筑完成后，基坑圍護(hù)墻(邊坡)頂部豎向位移的變化才基本趨于穩(wěn)定.但當(dāng)基坑影響范圍內(nèi)有一定的荷載變化或者基坑外的地下水位變化較大時(shí)，也同樣會(huì)引起圍護(hù)墻(邊坡)頂部豎向位移的大幅度變化. 但是在圖4中，2013年8月23日的左右監(jiān)測(cè)點(diǎn)P7和P18的變化不像水平位移的變化那樣明顯，其原因在于此時(shí)基坑的開(kāi)挖深度尚較淺，而且基坑支護(hù)樁的樁側(cè)摩阻力仍會(huì)對(duì)支護(hù)樁的豎向位移有一定的阻礙作用，從而使得此時(shí)圍護(hù)墻(邊坡)頂部豎向位移的數(shù)值和變化比水平位移的數(shù)值和變化小得多.

圖4　2013年圍護(hù)墻(邊坡)頂部豎向位移累計(jì)變化量隨時(shí)間的變化曲線

3.4周邊道路豎向位移由圖5可見(jiàn)，2013年7月20日以前，周邊道路豎向位移累計(jì)變化量隨時(shí)間變化的曲線近似水平狀，這說(shuō)明在基坑開(kāi)挖初期，由于開(kāi)挖深度較淺，其影響范圍較小，故基坑工程的施工對(duì)周邊道路的影響較?。?013年7月20日—2013年10月1日期間，曲線隨時(shí)間的推移呈上升的趨勢(shì)，這說(shuō)明在此段時(shí)間內(nèi)，由于持續(xù)開(kāi)挖基坑，且基坑開(kāi)挖的深度較大，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和外側(cè)土體的變形也較大，因而使得周邊道路的豎向位移變化較快，其數(shù)值也較大；直至2013年10月5日以后，隨著基坑土方的開(kāi)挖基本結(jié)束，支護(hù)結(jié)構(gòu)也趨于穩(wěn)定，沉降量緩慢上升；2013年11月25日以后，底板澆筑完成，并且開(kāi)始了地下室的施工，其累計(jì)沉降量隨時(shí)間變化的曲線亦趨于水平，這說(shuō)明該時(shí)期周邊道路的豎向位移趨于穩(wěn)定，而且場(chǎng)地的降水量不大，施工降水對(duì)周邊道路的影響較小，沉降量最大為10.9 mm，最小為6.3 mm.從圖5可以得出：周邊道路的沉降隨著基坑開(kāi)挖深度的逐漸增加而不斷增大，在道路轉(zhuǎn)角處易出現(xiàn)不均勻沉降.沉降主要發(fā)生在基坑開(kāi)挖階段，這是因?yàn)橹苓叺缆肪嗷舆吘€較近，隨著基坑開(kāi)挖的進(jìn)行，基坑周邊原有土體的應(yīng)力場(chǎng)遭到破壞，從而使得基坑周圍的土體變形較大，進(jìn)而導(dǎo)致基坑周邊的道路發(fā)生沉降；但當(dāng)基坑開(kāi)挖完畢和地下室底板的澆筑基本完成后，基坑周邊土體的應(yīng)力場(chǎng)分布也基本穩(wěn)定，基坑周邊道路的沉降亦基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，除非是由于再次大量降水或者基坑周邊的荷載發(fā)生了變化，否則不會(huì)引起應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生較大的改變.

3.5地下水位在亞熱帶海灣地區(qū)的深基坑工程的施工過(guò)程中，通常都需要對(duì)基坑進(jìn)行降水以保證基坑工程施工的正常進(jìn)行，基坑降水可能會(huì)引起鄰近建構(gòu)筑物、地下管網(wǎng)、市政道路等的不均勻沉降或者沉降過(guò)大，從而引起基坑周邊建構(gòu)筑物發(fā)生傾斜或開(kāi)裂、周邊道路開(kāi)裂等，這不利于基坑周邊建構(gòu)筑物和其他設(shè)施的安全.基坑周邊的地下水位變化過(guò)大也會(huì)使得基坑周邊巖土體的巖土參數(shù)發(fā)生較大變化，進(jìn)而威脅基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全.為了準(zhǔn)確掌握基坑施工過(guò)程中由于降水和降雨所引起的基坑周邊地下水位的變化，防止地下水位突變或累計(jì)變化過(guò)大而給基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定和周圍環(huán)境帶來(lái)不利影響，因而需要對(duì)基坑周邊的地下水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè).依據(jù)規(guī)范要求在基坑四周布置了地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并依據(jù)監(jiān)測(cè)頻率要求實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖6.

由圖6可知，在對(duì)地下水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)的前15 d內(nèi)，地下水位下降較大.其中，P3水位從4.545 m下降了0.098 m；P4水位從4.427 m下降了0.077 m. 10 d以后，地下水位的高度開(kāi)始逐漸回升，P1、P2、P3和P4水位的累計(jì)變化量分別為：-24 mm、-27 mm、-42 mm和-40 mm.在8月下旬和10月下旬，地下水位達(dá)到了2次峰值，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)，在該段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了較集中的強(qiáng)降雨，故引起了2次數(shù)據(jù)的變化.雖然遇到了較大的降雨，但由于及時(shí)加大了基坑周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)的工作力度，盡早地做出了處理措施，故有效地預(yù)防了地下水位變化過(guò)大而造成的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等險(xiǎn)情的發(fā)生.根據(jù)圖6不難看出，監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)，地下水位變化的趨勢(shì)非常接近.由此可推測(cè)出，基坑止水帷幕的止水效果較好，在不同位置地下水位的變化趨勢(shì)相近.地下水位的升降會(huì)直接導(dǎo)致基坑周圍土體的巖土參數(shù)發(fā)生大的改變，間接引起基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和周邊建筑、道路、管線等的位移發(fā)生較大的改變，所以合理的止水帷幕以及有效的降水技術(shù)和措施至關(guān)重要.特別是在有機(jī)質(zhì)含量可能稍多的亞熱帶海灣地區(qū)，有機(jī)質(zhì)含量的多少直接影響著止水帷幕的施工難易程度和止水效果.

圖5　2013年周邊道路累計(jì)沉降量隨時(shí)間變化的曲線

圖6　2013年地下水位累計(jì)變化量隨時(shí)間變化的曲線

3.5錨索應(yīng)力本文以P1和P4兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為例進(jìn)行了分析，錨索的應(yīng)力變化如圖7所示.在預(yù)應(yīng)力錨索張拉后的短期時(shí)間內(nèi)，錨索發(fā)生了較大的預(yù)應(yīng)力損失，其主要原因可能是由于兩側(cè)錨索的張拉使得中間的錨索松弛；鋼墊板和錨具滑移或者剛度不夠而引起變形；所選用的腰梁為剛度較小的鋼腰梁，而不是混凝土腰梁等(這些影響因素也會(huì)造成錨索預(yù)應(yīng)力的損失).監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在基坑開(kāi)挖前期，錨索預(yù)應(yīng)力有短暫的增加趨勢(shì)，但很快會(huì)趨于穩(wěn)定.究其原因：可能是由于基坑開(kāi)挖初期，基坑內(nèi)側(cè)土體對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐作用隨著基坑開(kāi)挖的進(jìn)行而逐漸消失，內(nèi)側(cè)土體卸荷，內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力減少，圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)2次開(kāi)挖面中間的土壓力由靜止土壓力迅速地變?yōu)橹鲃?dòng)土壓力，為了達(dá)到平衡，減少的土體所承擔(dān)的支撐作用就由錨索承擔(dān).所以，在土體開(kāi)挖后的較短時(shí)間內(nèi)，錨索應(yīng)力急速增加. 此后，隨著基坑開(kāi)挖的進(jìn)行，樁錨協(xié)同作用就體現(xiàn)得更為明顯，錨索應(yīng)力的增加就變得遲緩，直至基坑開(kāi)挖到底后，錨索應(yīng)力已基本處于平穩(wěn)狀態(tài). 此時(shí)，除非基坑頂部的荷載有較大的改變或者地下水位有明顯的變化才有可能引起錨索應(yīng)力的增加或減少. 對(duì)于亞熱帶海灣條件下的海南，地下水量較大這一顯著特點(diǎn)也對(duì)錨索的施工有較大的影響，錨索的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)，其傾斜角度也不宜太大，這樣可以減少施工難度和增加錨索的受力效果.

圖7　2013年錨索應(yīng)力累計(jì)變化量隨時(shí)間變化的曲線

4結(jié)論

1)基坑施工階段，基坑周邊的荷載變化對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形影響較大，甚至影響基坑的整體安全穩(wěn)定性，因此應(yīng)嚴(yán)格管理和控制基坑周邊的荷載，此外，還應(yīng)充分考慮此種場(chǎng)地所具有的砂層較厚、地下水位變化較大、水位較高、底層起伏較大等特點(diǎn)，從而合理地選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和有效的施工手段及技術(shù)手段；

2)鑒于在亞熱帶海洋性氣候下的海南具有年降雨量較大，場(chǎng)地巖土層情況較特殊等特點(diǎn)，因此應(yīng)盡量選擇不在雨季和臺(tái)風(fēng)季節(jié)施工，這樣既可以增加基坑工程的安全穩(wěn)定性，又可以減少基坑工程的不必要投入；另外，有效的止水帷幕設(shè)計(jì)和施工也至關(guān)重要；

3)錨索應(yīng)力的大小和變化對(duì)基坑工程的安全和周邊環(huán)境的位移變化有較大的影響，因此選擇合適的腰梁、夾具等來(lái)有效地組織施工，可有效地減少錨索應(yīng)力的損失，保持基坑的整體穩(wěn)定和防止變形；此外，設(shè)計(jì)合理的錨索長(zhǎng)度和傾角既可以減少施工難度，又可以增加錨索的受力效果；

4)通過(guò)對(duì)該亞熱帶海灣深基坑的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所進(jìn)行的分析，了解了亞熱帶海灣深基坑施工過(guò)程中的基坑變形特征，找到了在這種環(huán)境下的此類基坑的變形規(guī)律，這對(duì)今后類似的基坑工程的設(shè)計(jì)和施工具有一定的指導(dǎo)性意義.

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Deformation Features of Deep Foundation Pit Slope in Subtropical Gulf

Han Hongchao1，Wei Hong1，Cai Beite2

(1. College of Civil Engineering and Architecture, Hainan University, Haikou 570228，China; 2. Hainan Nonferrous Engineering Investigation and Design Institute, Haikou 570206，China)

Abstract：In our report, based on a deep foundation pit engineering of subtropical gulf in Sanya, Hainan, the dynamic data during construction period were processed and analyzed, the features such as supporting structure deformation, subsidence deformation of surrounding roads, stress of anchor cable, and the change of underground water level were summarized. The results showed that the deformation of supporting structure during the excavation period of foundation pit is apparent, the change of loads along the foundation pit exerts a big influence on the deformation of supporting structure; In Hainan, with a subtropical maritime climate, the big amount of precipitation have some great influence on the deformation, safety and stability of supporting structure; the reasonable breast beam design and anchor cable construction decrease the possibility of instability.

Keywords：gulf; deep foundation pit; deformation feature

中圖分類號(hào)：TU 473

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOl：10.15886/j.cnki.hdxbzkb.2015.0031

文章編號(hào)：1004-1729(2015)02-0167-08

收稿日期：------------------------ 2014-10-15基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51368017)

作者簡(jiǎn)介：韓宏超(1989- )，男，安徽泗縣人，海南大學(xué)土木建筑工程學(xué)院2012級(jí)碩士研究生.通信作者： 衛(wèi)宏(1957- )，男，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：巖土工程，E-mail：wennhong@163.com