[坑外搅拌桩加固对基坑变形的影响分析一]在软土基坑施工过程中，由于地铁盾构进出洞以及为了保护基坑周围建筑物等原因，常常会进行坑外加固。坑外加固会提高土体强度，也会对基坑变形产生影响。本文结合上海地铁某车站端...+阅读
我国沿海地区分布着大量近代沉积的软土地层，这种软土地层含水量高、孔隙比大、渗透性差、强度及承载力低，且具有明显的流变性和一定的结构性，在这种软弱地基上修建工程必须进行加固处理。目前多采用技术上较为成熟、费用较为节省的排水固结法。真空预压属于排水固结法，是由瑞典皇家地质学院 W.Kjellman 教授于 1952年提出的，20世纪80年代真空预压法在我国得到大力推广和应用。目前，对真空预压法的研究大多在加固区以内，而对加固区边界及以外区域缺乏深入的研究。对加固区边界的研究将有利于全面认识真空预压的加固机理和加固效果、改进真空预压技术，对加固区周围建筑物采取适当的防护措施具有重要的意义。作者结合深圳河真空预压加固软基工程，采用损伤理论研究砂井施工对土体扰动的影响，考虑土体的流变，采用平面应变有限 元进行计算，研究了抽真空时对周围建筑地基土的影响范围，对周边建筑物的安全及其使用功能的影响程度 作出 较为准确的评估。
1 真空预压理论分析
1.1 真空预压加固机理
真空预压是使加固区域内的土 体造成 负压，使边界的 孔压降低 ，土体中的原来 孔压便 与这些边界的 孔压形成 一定的压力 差并且 发生不稳定渗流，随着时间的增长，土体中 的孔压逐渐 降低，降低的 孔压转变 为土体的有效应力，真空度越高，沿深度衰减越小，则增加的有效应力越大，加固效果越好。对于天然地基，地基 土一般 处于 K 0 固结状态，即σ′ 30 =K0σ′ 10 ，由于孔隙水压力是球应力，所以真空预压时减少 的孔压 (增加的有效应力)是各向相等的，因此地基中土体单元的莫尔圆大小并没有改变，只是向右发生平移，当“荷载”卸除后，被加固土体由正常固结状态变为超固结状态，和加固前相比，强度增加了Δτ。由于真空预压 时土体不会 产生剪应力，因此即使真空荷载一次性施加上去，地基土也不会发生剪切破坏，从而可以缩短工期。真空预压时，周围土 体由于 产生收缩变形而开裂，裂缝一般平行于加固区的边线。随着时间的增长，土体固结度的提高，裂缝也在发展，逐渐变大加深，数量也逐渐增加。真空预压 和堆载预压 使地基产生沉降，一般在加固区的中心点产生的沉降 值大 ，使加固区表面呈锅底状，但它们的原因却有质的区别。
真空预压使地面产生锅底状的原因除了有效应力因位置的差异之外，还有 加固区土体 向里移动的结果，正是这种收缩的特性使 土体更利于 挤密，在产生相同垂直变形的情况下，真空预压法的加固效果要好 于堆载 预压法。
1.2 真空预压对边界的影响
对于加固区边界，严格地讲，它既不属于平面问题，也不属于轴对称问题，而是属于三维的空间问题。抽真空时，砂井中的真空度大于周围土体中的真空度，于是真空度从砂井向周围土体传播。这种传播需要一定的时间，因此， 在抽真空 开始的一段时间内，砂井的 真空度向加固 区外传递尚未波及地面时，是不会影响边界的水位的，只是降低土体孔隙水中原来的压力。当这种影响达到地表造成边界孔隙水压力降低时，加固区边界的水位在大气压力的作用下将下降以达到平衡状态。随着砂井真空度的上升，加固区外土 体受到 的影响越来越大，这样，边界水位下降的范围越来越大，水位下降也随着增大。
边界附近的砂井对边界有影响，而砂井中不同深度处的真空 度并不 相同，它们对边界的影响也不同，因此，边界受到的是这些影响的综合反映，比较复杂。
真空预压时，地基中的 孔压可 表示为
u= P nz +γ w z P nz =P a - P vz(1)
式中： P a 为大气压力； P nz 为深度z处的剩余大气压力； P vz 为该处的真空吸力，在加固区地基表面(z=0)则表现为膜下真空度。
如果在该处埋设 一 测压管，设测压管水位高度为 d，则有
γ w d+P a =γ w z+P nz Δ=z-d=P a - P nz /γ w = P vz /γ w (2)
式中：Δ为测压管水位下降的深度 (与地面相比)。由于 P vz 多只能达到P a ，所以Δ≤P a /γ w =10.33m(当地表抽水时)。另外， P vz 是位置和时间的函数，所以Δ值也是变化的。当水位管的埋深小于Δ时，则在水位管中观测不到水位的存在。
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