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)，為保護周圍已有建筑物的正常使用和安全，不僅要求基坑支護結(jié)構具有足夠的強度以保證基坑本身安全，而且對于變形也提出了嚴格限制。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十分熱點的課題。 基坑變形按時間順序可分為：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。 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空效應施工方法，采用分層、分段、對稱、平衡開挖方法和隨挖隨撐，按規(guī)定時限施加預應力，減少基坑暴露時間的支撐方法。對于每小塊土體，根據(jù)其相應支撐軸力的施加狀態(tài)，可將施工時間分為無支撐暴露時間和有支撐暴露時間；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，相關應對措施較為成熟；對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)合實際工程，對基坑工程有支撐暴露變形作了研究，以期對今后的工程有一定借鑒。 1 基坑變形的時間效應 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，其特點為強度低、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)粘土的蠕變試驗結(jié)果可知[1]，加載后各應力水平下該層土在 24 h 以內(nèi)都是變形的高速發(fā)展期；隨后進入變形的穩(wěn)定發(fā)展期，蠕變速率遠低于前一階段的發(fā)展；且隨應力的增大這兩個階段的速率都會相應增加。由于擋墻的變形是同地層的蠕變分不開的，相應的擋墻變形也分為兩個階段：即前 24 h 的變形（開挖和支撐架設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間應控制在24 h以內(nèi)，減少基坑暴露時間，從而減少蠕變的影響。 1.1 無支撐暴露變形 圍護結(jié)構無支撐暴露時間指分塊土體開挖至被動區(qū)土體不足以阻止圍護結(jié)構變形時起，到對應位置的支撐施加預應力完畢止的一段時間。包括兩部分：墻后土體開挖時間和對應支撐架設及施加預應力時間。 無支撐暴露時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，坑底土體的應力水平相對較高，使得土體在較高應力水平下經(jīng)歷蠕變的高速發(fā)展階段。因此無支撐暴露變形時間的長短與擋墻的變形關系密切。 時空效應理論中對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 圍護結(jié)構有支撐暴露時間指圍護結(jié)構在一層土體開挖、支撐完畢至下一層土體開挖之間的時間。有支撐暴露變形即基坑支護結(jié)構有支撐暴露期間的變形。 有支撐暴露時間內(nèi)擋墻的變形主要是土體蠕變引起的變形，這個階段由于支撐已完成（多數(shù)預加軸力），坑底被動區(qū)土體的應力水平相對降低，土體進入了穩(wěn)定的蠕變變形階段。墻體變形是變形速率和變形時間兩者的函數(shù)，因此變形與時間有密切關系的，只是不如無支撐暴露變形那么明顯，如果有支撐暴露時間較長，累加的變形量值是相當可觀的。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間的關系。 2 工程實例分析 2.1 工程概況 某車站，位于共和新路延長中路的交叉口西側(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 226.6 m，標準段寬 17.6 m。車站主體圍護結(jié)構采用地下連續(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，標準段為15.24 m，采用四道Φ609 鋼管支撐。標準段降水開挖，端頭井基坑底部注漿加固，加固范圍為坑底以下 4 m；基坑保護等級為二級。 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。整個車站土層分布較均勻，分層界限明顯。車站標準段基底位于灰色淤泥質(zhì)泥土層中；端頭井亦位于該層中。標準段地下連續(xù)墻底為位于暗綠色粘土層中，端頭井地下墻進入⑦-1。 2.2 變形分析 選取幾個斷面（車站測點布置見圖 1）進行測斜數(shù)據(jù)分析，將有支撐暴露時間、有支撐暴露變形和總變形綜合提取出來進行綜合分析，結(jié)果見表 1 和圖 2。 從表1和圖2可以看出：#11測斜孔開挖歷時18 d，由于開挖施工總時間較短，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 測斜孔開挖歷時 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 斜測孔開挖總歷時 50 d 以上，暴露時間較長，結(jié)果有支撐暴露變形成為基坑開挖期間的主要變形，達到 80％以上。 由上述分析結(jié)合圖 3、4 可知：開挖時間對有支撐暴露變形的影響可以近似以 30～35 d 為界，若開挖時間很短（<15 d），有支撐暴露變形較小，為開挖變形的 1/3；若開挖時間為 30～40 d，則有支撐暴露變形與開挖變形基本相當；當開挖時間很長（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、開挖時間、支撐時間、支撐軸力等等。 有支撐暴露變形與時間直接相關，因此應盡量縮短有支撐暴露時間。另外，此期間由于溫度變化、施工擾動、主被動區(qū)土壓力變化、支撐應力松弛等原因，導致支撐軸力損失。因此還應在此期間按要求復加支撐軸力。復加支撐軸力控制標準有應力控制標準和變形控制標準[2]。應力控制即當支撐軸向應力損失達到某一閥值時，進行軸力復加；位移控制即當支撐端點位移（即對應的維護結(jié)構位移）變化達到某一閥值時，進行軸力復加。實踐中可根據(jù)基坑變形控制的要求制定應力和位移值，必要時采用復合控制標準。 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，隨著暴露時間的延長會逐步增長，在深基坑變形控制過程中應給予足夠的重視。 （2） 有支撐暴露變形主要與暴露時間、開挖深度、支撐軸力及加固情況等因素有關。 （3） 控制有支撐暴露變形應盡量縮短有支撐暴露時間，減少有支撐暴露期間的施工擾動并及時按要求復加支撐軸力。 參考文獻： [1] 劉建航, 候?qū)W淵. 基坑工程手冊[M]. 北京: 中國建筑工業(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, 同濟大學. 基坑工程時空效應理論與實踐研究課題總結(jié)報告[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：中國城市軌道交通網(wǎng)