基于CPTU测试的软土地区深基坑设计参数评价及变形控制建议

基于CPTU测试的软土地区深基坑设计参数评价及变形控制建议

郝藏刘晓飞张陶李泽华丁旺达唐国强邓向振

中建八局第三建设有限公司

摘要：在我国的沿海地区城市发展中，现今对于软土地区开展深基坑施工变得越来越多，大型的深基坑施工处于软土比较复杂的环境中，就导致整个工程的施工与变形控制变得更加复杂，软土基坑的设计成为了工程开展的关键所在。现今软土基坑设计中，参数依旧依赖室内试验，存在着时间长、成本高等多种缺点，使用CPTU开展测试，具有连续性、高精度及可重复性等多种优点，将其评估的数值直接应用在相关工程中。

关键词：CPTU测试；软土地区；设计参数；变形控制

前言：

伴随着现今社会人口与经济的不断发展，人们对于高层建筑、地下空间开发以及轨道交通等工程变得更加迫切。随着城市建设深基坑问题也出现了，在软土地区的施工中，面对着特殊的地质条件与复杂的周边环境问题，一旦在施工中出现问题，必然会造成较大损失的出现，要严格的强化对基坑工程设计与施工的要求，提升工作开展的有效性。

一、基于CPTU测试的软土地区深基坑设计参数评价

（一）基于CPTU测试的软土地区设计参数预测方法

在进行深基坑参数设计的过程中，静止土压力系数的存在是一项重要的参数数据，可以将原状土体中分布的水平压力变化情况加以反应，同时在使用的过程中，能够进一步确定在场地的初始应用中，其水平应力状态与静止土的压力，也就是获取到桩基、边坡以及地下结构物分析等相关必须的参数数据。在现今国内外的大量研究工作中，已经取得了相应的研究成果，但是在大多数的自然土体盈利状态的分析中，还是无法准确的进行预测[1]。主要是因为土体在长期的发展中，受到了比较复杂的加载与卸载应力历史的影响，无法在实验室环境下进行重新构建。就导致在实际工程的施工中，土体的应用受到了较多不同复杂因素的影响，现今不管是在使用经验公式、室内试验还是原位测试等方法中，静止土压力系数依旧是无法精确测量得出的参数。

（二）计算结果分析

在分析0-3m的浅层土中，静止土的压力系数存在比较的差值，曲线系数呈现出突变的发展情况，是因为上覆的相关填土受到了人类活动所产生的影响，导致土体的成分比较复杂，与正常的固结土并不相同，甚至于出现静止土压力系数大于1.0的情况，当其数值的变化幅度增加时，表示该方法已经不适合在浅层不均匀的土体中加以使用。

（三）对比分析

在实验室内的设计研究中，与CPTU测试数值产生误差的主要原因如下，在实验中使用到的黏土，在进行抽样提取的过程中，导致其中原本所具有的压力不断释放，在实验室内部无法搭建起原本的应力状态。而在运输中会出现多种试样应力状态的拜年话情况，其中饱和土会产生负孔压，继而导致实验室内部的数据值不断减小[2]。使用CPTU作为一种原位测试，避免测试中出现压力释放与运输中导致的误差问题出现，所以最终得到的静止土压力系数会高于实验室中获取的数值，在使用该方法计算黏性土的静止土压力数值具有可行性。实验室计算方法会增加摩擦角与OCR计算估值的误差，CPTU方法则是在现场试验中得到相关数据，添加对误差存在的影响，该方法的应用更容易建立起区域性的经验关系。

二、基于CPTU测试软土地区深基坑变形控制建议

在基坑工程施工的过程中，根据 环境影响理论分析与工程实测研究结果证明，基坑在开挖之后就会引发周边地表出现沉陷，主要是由两个不同方面因素影响产生的，当基坑开发之后存在的荷载会导致维护的结构墙体出现变形、坑底的塑性不断隆起等情况，这些情况的存在是不可避免的，只能够在施工中采取相关措施加以避免。另一方面则是施工产生的因素，例如基坑周围的运输荷载、经典抽水导致地层流失等问题，在施工中采取行之有效的策略，可以减少施工出现变形的情况。

（一）施工工序的优化

结合施工中所使用的设计方案，确定合理的土方开挖顺序，在进行土壤的开挖中，要进行分段分层的挖掘，并及时的将其撑起，在挖的过程中要注重对时空效应规则存在的考虑[3]。避免在工作人员挖坑的过程中出现超挖情况，当达到相应的开挖高度之后，要考虑采取人工挖掘的方法。土层在进行分层开挖时，要注重对支撑所使用到的安装进度加以分析，在施工中要严格的按照相关方案进行挖掘，并及时的采取支撑措施，以此减小基坑的最终隆起量，有效的改善了墙体自身的受力情况。

（二）逆作法施工

在施工中采取这一施工方法，主要是可以减少墙体出现变位，减少施工中出现环境问题，在一些工程的施工中都采取了这一方法，将其应用在地下连续墙的水平变性与坑外土体沉降的施工中，要远远的优于其他工程方案的应用。

（三）合适的降水方案

坑内降水指的是在基坑内部进行有效的将水，便于施工作业的正常开展，以此最大程度上减少基坑出现隆起与墙体变位的情况，同时也对周边环境产生较小的影响。但是需要在实际的施工中，主义坑内的降水漏斗不能超出墙的底部，同时还要避免坑外地表发生固结沉降的情况[4]。在基坑施工的过程只能够，要注重基坑内外是否会出现过大的水头压差，继而导致周边发生各种沉降的问题，在粉细砂层的应用中，也可能会与下伏砂层之间形成联通的水力通道，继而出现管涌等多种问题的发生。

（四）动态化监测

在整个基坑工程的施工中，要注重对各个部分的变形、变形速率以及轴力等运转情况加以动态化监测，从而实施掌握在具体施工的过程中，所出现的各种参数与状态，及时的将其反馈给设计单位，并对后期工况的发展状态加以预测，及时的改进设计单位的方案，保障工程实施的安全性与经济目标。在监测的过程中，获取到更多准确的数据资料，便于进行基坑设计参数的反算、经验公式的改进以及经验值积累等，为其他工程的开展提供参考借鉴意义。

（五）基坑降水环境影响及控制措施

基坑周边的井点降水，会降低基坑周边受影响的区域的地下水位，此时增加了土层的有效应力，继而出现固结的情况，导致基坑周边的地表发生沉降情况。伴随着沉降的发生，也会导致周边建筑出现开裂和沉降的情况，对城市的交通轨道、市政管线产生不同程度的影响。就需要在降水之前，准确详细的掌握工程施工场地的相关资料，以及相邻管道的类型分布等多种数据，明确当地是否对变形有要求以及对沉降限制的规范，必要的情况下需要采取有效的加固措施[5]。如果基坑周边存在保护对象，要有条件的情况下，要尽可能的保障降水系统的布置离保护对象存在一定的距离，避免在施工中对保护对象产生干扰，在井点降水的情况下，必要情况下采取回灌系统对建筑物的低下水位加以保护，避免在过度的降水中导致沉降问题的出现。合理的保障回灌井与降水井的间距，保障回灌效果，避免在施工过程中出现沉降对周边产生较大的影响，提升施工开展的安全性与经济效益，保障工程的正常开展。

结语：

在具体的施工分析中，要对当地工程地质条件与水文地质条件加以分析，分析基坑工程中获取到的相关数据资料，对其止水与降水结构加以简要分析，并明确的探究软土层厚度对河漫滩涂所产生的影响。最终研究结果表示，当软土层的厚度越大时，此时地表出现的最大沉降量也在不断的增加，墙体此时出现最大的水平位移情况，最大的水平深度也在不断的向下移动。

参考文献：

[1]李锦,陆善佳,陈祥侨. 软土地区深基坑开挖对邻近既有铁路的影响分析[J]. 土工基础,2022,36(05):683-687.

[2]林焱,林思远,贾书岭. 基于深基坑变形控制机理的大跨度鱼腹梁支撑的设计方法[J]. 中国港湾建设,2022,42(07):37-42.

[3]王卫东,李青,徐中华. 软土地层邻近隧道深基坑变形控制设计分析与实践[J]. 隧道建设(中英文),2022,42(02):163-175.

[4]蔺保云. 城市复杂周边环境异形软土深基坑变形控制研究[J]. 福建建设科技,2021,(06):42-45.

[5]孙九春,白廷辉,廖少明. 软土地铁深基坑围护结构侧向变形的主动控制技术[J]. 建筑施工,2020,42(12):2255-2260.