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厚层软土深基坑排桩支护方法与应用 　　摘要:以简化模型做理论分析,以Mohr-Coulomb平衡理论作分析工具,分析了对深基坑采用排桩支护开挖时软土地基滑鼓破坏机制和抗滑系数与排桩插入深度及地基土内摩擦角的关系,对支护设计方案提供了应对策略。 　　关键词:饱和软土;基坑;抗滑系数;抗剪强度;滑动力矩;入土比D/H 　　中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号： 　　1引言 　　随着我国经济建设不断发展，城市规模的不断扩大，土地资源不断缩减，往地下建设越来越受到青睐（特别是多层地下室的建设）,继而带来了一系列关于深基坑开挖与支护的技术和理论的发展。但是在我国软土地区的深基坑开挖与支护仍然是一个难点。我国软土地区分布主要在东南部，如东南部沿海地区福建省等，其上部土层主要是由滨海相沉积形成，多属厚层泥质土，土层主要性质是饱和、软~流塑状、粘滞力小、抗压抗剪强度小，为工程不良地质土，易发生塑性破坏。在地面建筑群分布密,地下管线纵横交错的软土中,进行大量深基坑开挖,如何严格控制基坑四周饱和软土的位移量成为人们关注的焦点。 　　2 基坑开挖支护常见的破坏模式 　　 　　 　　图1基坑常见的破坏模式 　　(1)倾覆破坏(图1a)：产生的原因是排桩入土深度太浅和宽度不足或支护方式不当,以及地面堆载过多或重载车辆在坑边频繁行驶等。 　　(2)墙址外移破坏(图1b)：当排桩插入深度不够，坑底土太软或因地下水作用产生的管涌或流沙,可能会导致此类破坏。 　　(3)地基整体破坏(图1c)：此种破坏形式所造成的环境破坏最严重,所造成的损失也最大,因此笔者欲从此破坏方式进行理论探讨,对深基坑基底软土稳定性进行分析。 　　3深基坑基底软土稳定性分析 　　对于基坑a、b类破坏方式，只要引起人们高度重视,地基资料齐全,往往能够避免。但是，在厚层饱和软土层中开挖深基坑时,随着维护墙体内外测土面的高差的不断增加,由于土自重载荷以及无法避免的地面荷载等因素,仅靠地基基底以上多层支撑和维护墙体来平衡是不能完成支护的。基坑维护主要控制了基底以上坑外侧土体荷载和地面超载所诱发的水平作用力,对于垂直方向的重力效应,也只有靠基底以下的土体承担。问题是,基底下土层是由厚层的饱和软土组成，由其性质决定了其抗剪强度十分有限，塑性流变破坏也成为严重的不良地质，因而极有可能导致c类破坏方式，造成严重的经济损失和环境破坏。因此对基底软土即下卧层软土分析是十分必要的。 　　3.1基底软土稳定性分析的极限平衡法 　　为简化复杂数学计算,笔者对土层和基坑简化处理,见图2所示。 　　 　　(1)基坑开挖深度为H，围护体入土深度为D； 　　(2)饱和软土为均质土,非均质土按加权平均厚度视为“均质土”; 　　(3)当基坑地面以下土体受地面超载q和基坑底高以上土自重作用下达到Mohr-Coulomb极限平衡时,基地土体沿以D为半径的圆弧塑性滑动破坏。 　　按以上简化由Mohr-Coulomb极限平衡理论,滑动面上土体的抗剪强度Tr： 　　Tr=(δ1-δ3)/2×cosφ 　　式中:δ1―――大主应力; 　　δ3―――小主应力; 　　φ―――土体内摩擦角。 　　在滑动面上任取p单元体(如图2)，则可知抗滑力τf: 　　τf=（(1-λ2)(q+γH+Dsinθ) +2cλ）/2×cosφ 　　式中: φ―――内摩擦角; 　　γ―――土容重; 　　c―――粘滞系数; 　　q―――地面载荷; 　　λ=tg(π/4-φ/2)。 　　由此可计算出对圆心O点的抗滑力矩Mr的大小: 　　从上式我们可以看出在基坑深度既定下，Ks与D呈线性关系，与φ值(λ值)成复杂的曲线关系，与粘滞系数c呈线性关系。由此我们可以得出两点启示：若想加大基坑稳定安全系数，有两套方案可供选择，即加深排桩插入深度和改变地基土的力学性质。下面笔者从抗滑系数与基桩插入深度和地基土内摩擦角的关系着手，讨论上述两套方案的优与劣。 　　3.2 Ks的变化规律 　　（1） Ks与D/H的关系 　　由Ks-D/H的关系曲线图(图3)可知, φ与D/H成线性关系，然而土体的φ值不同，相应直线斜率就显著不同，当φ值较小时,直线斜率则很小,随φ值增加,直线斜率陡然增大。这意味着，从经济上和效果上考虑，仅靠增加排插入深度借以提高Ks不可取，应从改善维护墙周围的饱和软土的力学性质着手,尤其是对基坑底面下卧层的处理。 　　（2）φ与Ks的关系 　　从理论上讲, φ与Ks的曲线关系较复杂,从前述公式中的K与理论关系中可间接反映出其关系,但从大量的实践活动中得出近似曲线(图4),从图中可看出,曲线族随土体φ值增大呈“喇叭”状迅速散开,当φ9°时,增加排桩的入土深度对Ks变化影