摘要本文结合广州某深基坑地下连续墙混合支撑体系的轴力变化与地下连续墙的变形监测，研究了深基坑在混合支撑体系支护下开挖的变形规律与轴力变化规律。通过分析表明：地下连续墙在混合支撑体系支护下的变形与传统单一支撑体系下的“弓”形变形不同，在基坑的上部位移较大。通过工程实践表明，地下连续墙上锚下撑混合支撑支护体系结合了锚索与混凝土内支撑的优点，是一种实用的设计方法。

　　关键词：深基坑;地下连续墙;混合支撑体系;变形监测

　　1 引言

　　常用的支护体系有地下连续墙加支撑(或预应力锚索)、人工挖孔桩(钻孔灌注桩)加锚索、土钉等等[1~2]。但是，大多数基坑的支护形式仅限于上述的几种形式，支护结构形式比较单一，设计参数比较保守等等。在深基坑、超深基坑施工中，若只是限于以上几种支护体系，许多新的困难和难题就会出现：一方面，基坑开挖既要保证基坑自身的安全，同时也要保证周边环境不受过大的影响;另一方面，要尽可能降低基坑开挖的工程造价，提高施工速度，故努力寻求新的设计方法，将各种支撑体系的优点综合起来，成为当今岩土工程界研究的热点问题。

　　2 工程概况

　　广州市某大厦基坑工程用地面积为32836m2，规划总建筑面积为85400m2，设地下室3层，开挖深度13.3m，建筑物高度不大于100m。基坑场地附近有电信管、给水管、雨水管等，施工场地狭窄，周围环境较复杂。

　　2.1地质条件

　　场地开挖深度内岩土层分别为人工填土、淤泥质土、粉砂、中(粗)砂、砾砂、全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩，基坑底部土层多为强风化泥质粉砂岩以及中风化泥质粉砂岩，局部为含泥质砾砂。

　　表2-1 各岩土层的主要物理力学性质

　　Chart.2-1 Maid Physico-mechanical Propertiesof All Rock and Soil Beds

　　土层名称

　　承载力标准值/kPa

　　压缩模量/Mpa

　　渗透系数cm/s

　　内摩擦角/(°)

　　粘聚力/kPa

　　人工填土

　　/

　　/

　　/

　　/

　　/

　　淤泥质粉质粘土

　　60

　　2.90

　　3.40×10-8

　　5.0

　　14.0

　　含泥质粉砂

　　120

　　7.0

　　1.70×10-3

　　28

　　2.0

　　含泥质中砂

　　160

　　12.0

　　1.80×10-2

　　35

　　0

　　含泥质砾砂

　　220

　　15.0

　　2.00×10-2

　　40

　　0

　　全风化泥质粉砂岩

　　400

　　5.5

　　/

　　25

　　35

　　强风化泥质粉砂岩

　　600

　　8.0

　　/

　　30

　　40

　　中风化泥质粉砂岩

　　2000

　　/

　　/

　　/

　　/

　　2.2深基坑支护方案的选择

　　由于开挖土层内有较丰富地下水，如采用排桩加锚索的支护型式，必定要加做止水帷幕，并且不能保证止水效果和桩身的变形。如采用地下连续墙加两道内支撑的支护型式，不仅造价偏高、且会增加拆撑换撑时基坑存在不稳的风险，并且机械施工挖土较麻烦，影响工期。如果采用地下连续墙加两道锚索支撑的支护型式，那么，在第二道锚索锚头附近要加做止水措施，同样增加工程的造价，并且地下连续墙的变形并不能得到很好的控制。

　　经过对比分析，采用地下连续墙加上锚下撑混合支撑体系，因锚索设置在地下水位之上，故不需要加设止水帷幕，且锚索体系为坑外支撑体系，并没有影响基坑内的施工;而混凝土内支撑体系设置为第二道支撑，因其刚度大，能够很有效地控制深基坑地下连续墙的变形。经过设计优化，基坑支护型式采用地下连续墙加锚索和内支撑的混合支撑体系。

　　基坑平面布置图见图2-1，基坑支护剖面图见图2-2。

　　图2-1 基坑支护结构平面布置图 图2-2 基坑支护剖面图

　　Fig.2-1 Flood PlanOF Pit Retaining StructureFig.2-2 Pit Supporting Profile

　　3深基坑监测数据分析

　　由于基坑开挖引起土体的应力释放，基坑周围的土体均向基坑开挖方向发生位移[3]。内支撑特别是混凝土内支撑，具有刚度大、变形小的特性，能够确保基坑施工以及周边临近建筑物、地下管道等市政设施、道路的安全;而锚索具有施工简便易行，技术风险低的优点[4]。由以往经验可知，内支撑有利于挡土结构变形的时效控制[5]，对基坑的墙身起到很好的保护作用，而基坑顶部的锚索则能较好地起到控制墙顶的水平位移的作用。经过观测，围护结构的水平位移符合设计要求，锚索也很好地发挥了作用。

　　3.1 地下连续墙侧向水平位移数据分析

　　墙(桩)体测斜是基坑支护监测的主要内容。本工程在地下连续墙的墙顶设置了30个测斜孔，本文从中选取了最有代表性的3个测斜孔。分别是CX4，CX10，CX15。它们分别位于基坑长边的中部、阴角、短边的中部。三个测斜孔的深度都为17.0m。这些测点的变形曲线如下图所示。

　　图3-1围护墙CX4变形曲线 图3-2围护墙CX10变形曲线

　　Fig.3-1Retaining Wall CX4Deformation CurveFig. 3-2 Retaining Wall CX10Deformation Curve

　　图3-3 围护墙CX15变形曲线

　　Fig.3-3 Retaining Wall CX15Deformation Curve

　　根据以上三幅图的变形曲线可知：

　　基坑地下连续墙长边的变形最大，最大达到19.02mm;而阴角上的地下连续墙变形则相对较小，最大为9.59mm;地下连续墙短边的变形则相对长边的变形小些，最大值为12.97mm，由此可以知道地下连续墙锚撑混合支撑体系下深基坑的空间效应并不能消除，和一般的支撑体系一样都存在空间效应。

　　在基坑开挖完毕直到底板施工完毕这段时间内，围护墙的变形呈不断增大的态势，这说明深基坑混合支撑体系的时间效应同样存在，基坑附近的土体随着时间的推移产生蠕动，并作用在围护墙上，使围护墙体现出基坑的时间效应。

　　随着基坑开挖深度的增加，基坑的变形量不断增长。在第一道支撑也即锚索布置完毕后，基坑的变形普遍只有1~2mm左右，但当基坑开挖到-7m并布置完内支撑后，基坑的变形普遍增长了4mm左右。基坑变形的增长，一方面是由于基坑继续开挖，使得土压力持续增长，进而使围护墙产生变形;另一方面，时间效应也使基坑产生持续的变形，二者的叠加使基坑的变形出现了较快的增长。基坑在第一道支撑布置完毕后，变形出现了较小的增长是由于及时对基坑进行支护，基坑暴露在无支护的状态下时间极短，故变形不大。所以，无论何种支撑体系，一定要及时设置支撑，尽量减少基坑在无支撑支护状态的时间，以减少基坑的变形。

　　混合支撑体系下基坑的变形与一般支撑体系下基坑的变形既有相同之处也有自己的特点。首先，深基坑混合支撑体系的变形在接近墙底时会逐渐收敛，位移接近于零，这点与一般支撑体系相同;其次，在接近基坑中部的地方地下连续墙会出现较大的变形，这也跟一般支撑体系相同。不同的是，在总体上锚撑混合支撑体系下深基坑的上部会出现最大位移，而一般支撑体系下深基坑的中部会出现最大位移。从第二道支撑也即混凝土内支撑施工完毕与基坑施工完毕的变形曲线可以看出，基坑单纯在锚索支护下开挖其总体上变形较大;而在内支撑支护下开挖其变形曲线有明显的转折点，说明内支撑能很好地控制深基坑的上部变形。从基坑的变形曲线可以看出，上锚下撑的混合支撑体系很好地利用了锚索和内支撑的刚度，使得它们能够协同工作，发挥了各自的支护优点。

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