0 引 言 城市基坑工程通常處于房屋和生命線工程的密集地區(qū)，為保護(hù)周圍已有建筑物的正常使用和安全，不僅要求基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度以保證基坑本身安全，而且對(duì)于變形也提出了嚴(yán)格限制。尤其上海軟土地區(qū)的深基坑工程，很多情況下變形控制往往起決定性作用，因此基坑的變形控制和治理問題已經(jīng)成了目前地下工程中一個(gè)十分熱點(diǎn)的課題。 基坑變形按時(shí)間順序可分為：前期變形（基坑開挖前的變形）、開挖期間的變形（基坑開挖至底板施工完畢期間的變形）、后期變形（底板澆搗后的變形）。其中開挖階段安全問題最突出、變形最大，此階段變形控制是深基坑變形控制的重點(diǎn)。 目前上海市大部分深基坑工程都采用劉建航院士提出的時(shí)空效應(yīng)施工方法，采用分層、分段、對(duì)稱、平衡開挖方法和隨挖隨撐，按規(guī)定時(shí)限施加預(yù)應(yīng)力，減少基坑暴露時(shí)間的支撐方法。對(duì)于每小塊土體，根據(jù)其相應(yīng)支撐軸力的施加狀態(tài)，可將施工時(shí)間分為無支撐暴露時(shí)間和有支撐暴露時(shí)間；其變形分為無支撐暴露變形和有支撐暴露變形。目前基坑的無支撐暴露變形研究較多，相關(guān)應(yīng)對(duì)措施較為成熟；對(duì)于基坑有支撐暴露變形研究較少，但從大量基坑工程中發(fā)現(xiàn)，有支撐暴露變形在基坑開挖過程中不容忽視，在一定情況下可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕[患。本文結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)基坑工程有支撐暴露變形作了研究，以期對(duì)今后的工程有一定借鑒。 1 基坑變形的時(shí)間效應(yīng) 上海地區(qū)地表下 30 m 深度以內(nèi)的地層多屬軟弱的粘性土，其特點(diǎn)為強(qiáng)度低、含水率高、有很大的流變性，尤以深基坑下部所處的淤泥質(zhì)粘土的流變性為大。由淤泥質(zhì)粘土的蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果可知[1]，加載后各應(yīng)力水平下該層土在 24 h 以內(nèi)都是變形的高速發(fā)展期；隨后進(jìn)入變形的穩(wěn)定發(fā)展期，蠕變速率遠(yuǎn)低于前一階段的發(fā)展；且隨應(yīng)力的增大這兩個(gè)階段的速率都會(huì)相應(yīng)增加。由于擋墻的變形是同地層的蠕變分不開的，相應(yīng)的擋墻變形也分為兩個(gè)階段：即前 24 h 的變形（開挖和支撐架設(shè)期間一般處于這段期間）和后期穩(wěn)定發(fā)展的變形（主要是支撐完成后的放置期間）。因此一般要求每塊土體開挖及支撐時(shí)間應(yīng)控制在24 h以內(nèi)，減少基坑暴露時(shí)間，從而減少蠕變的影響。 1.1 無支撐暴露變形 圍護(hù)結(jié)構(gòu)無支撐暴露時(shí)間指分塊土體開挖至被動(dòng)區(qū)土體不足以阻止圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形時(shí)起，到對(duì)應(yīng)位置的支撐施加預(yù)應(yīng)力完畢止的一段時(shí)間。包括兩部分：墻后土體開挖時(shí)間和對(duì)應(yīng)支撐架設(shè)及施加預(yù)應(yīng)力時(shí)間。 無支撐暴露時(shí)間階段基坑擋墻變形的影響因素很多，包括卸載引起的瞬間施工變形、土體蠕變引起的變形和坑外施工超載引起的變形等。這段期間由于支撐沒有架好，坑底土體的應(yīng)力水平相對(duì)較高，使得土體在較高應(yīng)力水平下經(jīng)歷蠕變的高速發(fā)展階段。因此無支撐暴露變形時(shí)間的長(zhǎng)短與擋墻的變形關(guān)系密切。 時(shí)空效應(yīng)理論中對(duì)各種基坑的開挖方式和參數(shù)均作了詳盡的規(guī)定并且提供了計(jì)算方法。具體參數(shù)參見上海地鐵基坑工程施工規(guī)程（SZ-08-2000）。 1.2 有支撐暴露變形 圍護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐暴露時(shí)間指圍護(hù)結(jié)構(gòu)在一層土體開挖、支撐完畢至下一層土體開挖之間的時(shí)間。有支撐暴露變形即基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐暴露期間的變形。 有支撐暴露時(shí)間內(nèi)擋墻的變形主要是土體蠕變引起的變形，這個(gè)階段由于支撐已完成（多數(shù)預(yù)加軸力），坑底被動(dòng)區(qū)土體的應(yīng)力水平相對(duì)降低，土體進(jìn)入了穩(wěn)定的蠕變變形階段。墻體變形是變形速率和變形時(shí)間兩者的函數(shù)，因此變形與時(shí)間有密切關(guān)系的，只是不如無支撐暴露變形那么明顯，如果有支撐暴露時(shí)間較長(zhǎng)，累加的變形量值是相當(dāng)可觀的。下面結(jié)合上海地鐵某車站分析有支撐暴露變形與開挖時(shí)間的關(guān)系。 2 工程實(shí)例分析 2.1 工程概況 某車站，位于共和新路延長(zhǎng)中路的交叉口西側(cè)地下，沿共和新路呈南北向布置，為地下二層島式車站。凈長(zhǎng) 226.6 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬 17.6 m。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻厚度二側(cè)端頭井為 800mm 厚，29 m；中間部分為地下連續(xù)墻 800 mm 厚，27 m?；娱_挖深度，端頭井為 16.84 m，標(biāo)準(zhǔn)段為15.24 m，采用四道Φ609 鋼管支撐。標(biāo)準(zhǔn)段降水開挖，端頭井基坑底部注漿加固，加固范圍為坑底以下 4 m；基坑保護(hù)等級(jí)為二級(jí)。 該車站主要涉及地層：①人工填土；②褐色～灰黃色粉質(zhì)粘土；③-1 灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；③-2 灰色粘質(zhì)粉土；③-3 灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；④灰色淤泥質(zhì)粘土；⑤-1 灰色粘土；⑤-2 灰色粉質(zhì)粘土；⑥-1 暗綠色粘土；⑦-1 草黃色砂質(zhì)粉土。整個(gè)車站土層分布較均勻，分層界限明顯。車站標(biāo)準(zhǔn)段基底位于灰色淤泥質(zhì)泥土層中；端頭井亦位于該層中。標(biāo)準(zhǔn)段地下連續(xù)墻底為位于暗綠色粘土層中，端頭井地下墻進(jìn)入⑦-1。 2.2 變形分析 選取幾個(gè)斷面（車站測(cè)點(diǎn)布置見圖 1）進(jìn)行測(cè)斜數(shù)據(jù)分析，將有支撐暴露時(shí)間、有支撐暴露變形和總變形綜合提取出來進(jìn)行綜合分析，結(jié)果見表 1 和圖 2。 從表1和圖2可以看出：#11測(cè)斜孔開挖歷時(shí)18 d，由于開挖施工總時(shí)間較短，因此有支撐暴露變形亦較小，約占開挖期間總變形的 1/5。#21、#18 和#19 測(cè)斜孔開挖歷時(shí) 30 d 左右，該施工速度屬于比較正常，基本保持一周一層土。有支撐暴露變形約占開挖期間總變形的 1/3～1/2。而#4 和#9 斜測(cè)孔開挖總歷時(shí) 50 d 以上，暴露時(shí)間較長(zhǎng)，結(jié)果有支撐暴露變形成為基坑開挖期間的主要變形，達(dá)到 80％以上。 由上述分析結(jié)合圖 3、4 可知：開挖時(shí)間對(duì)有支撐暴露變形的影響可以近似以 30～35 d 為界，若開挖時(shí)間很短（<15 d），有支撐暴露變形較小，為開挖變形的 1/3；若開挖時(shí)間為 30～40 d，則有支撐暴露變形與開挖變形基本相當(dāng)；當(dāng)開挖時(shí)間很長(zhǎng)（大于 45 d），有支撐暴露變形將顯著增加，明顯大于開挖變形。 3 有支撐暴露變形控制措施 深基坑變形控制貫穿于施工的全過程，可分為無支撐暴露變形控制和有支撐暴露變形控制。其中無支撐暴露變形控制主要通過控制施工參數(shù)，如開挖寬度、開挖時(shí)間、支撐時(shí)間、支撐軸力等等。 有支撐暴露變形與時(shí)間直接相關(guān)，因此應(yīng)盡量縮短有支撐暴露時(shí)間。另外，此期間由于溫度變化、施工擾動(dòng)、主被動(dòng)區(qū)土壓力變化、支撐應(yīng)力松弛等原因，導(dǎo)致支撐軸力損失。因此還應(yīng)在此期間按要求復(fù)加支撐軸力。復(fù)加支撐軸力控制標(biāo)準(zhǔn)有應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)和變形控制標(biāo)準(zhǔn)[2]。應(yīng)力控制即當(dāng)支撐軸向應(yīng)力損失達(dá)到某一閥值時(shí)，進(jìn)行軸力復(fù)加；位移控制即當(dāng)支撐端點(diǎn)位移（即對(duì)應(yīng)的維護(hù)結(jié)構(gòu)位移）變化達(dá)到某一閥值時(shí)，進(jìn)行軸力復(fù)加。實(shí)踐中可根據(jù)基坑變形控制的要求制定應(yīng)力和位移值，必要時(shí)采用復(fù)合控制標(biāo)準(zhǔn)。 4 結(jié) 語 （1） 有支撐暴露變形是深基坑開挖階段變形的重要組成部分，隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)逐步增長(zhǎng)，在深基坑變形控制過程中應(yīng)給予足夠的重視。 （2） 有支撐暴露變形主要與暴露時(shí)間、開挖深度、支撐軸力及加固情況等因素有關(guān)。 （3） 控制有支撐暴露變形應(yīng)盡量縮短有支撐暴露時(shí)間，減少有支撐暴露期間的施工擾動(dòng)并及時(shí)按要求復(fù)加支撐軸力。 參考文獻(xiàn)： [1] 劉建航, 候?qū)W淵. 基坑工程手冊(cè)[M]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1997: 203–211. （LIU Jian-hang, HOU Xue-yuan. Excavation engineering handbook[M]. Beijing: China Architecture and Building Press, 1997: 203–211.） [2] 上海市地鐵總公司, 同濟(jì)大學(xué). 基坑工程時(shí)空效應(yīng)理論與實(shí)踐研究課題總結(jié)報(bào)告[R]. 上海, 1998: 15–22. （ShanghaiMetro Company, Tongji University. Theory and practice of time-space effect in deep excavation engineering[R].Shanghai, 1998: 15–22.） 轉(zhuǎn)自：中國(guó)城市軌道交通網(wǎng)