摘要：随着经济建设的发展和人们生活水平的提高，近年来我国的各类建筑与市政工程得到飞速的发展，多层建筑及高层建筑的地下室、地下车库、地铁车站等工程施工，由于场地等各种条件的限制，离不开软土地区深基坑工程，而针对地下水位较高的软土地区，软土地区深基坑开挖不得不考虑地下水渗流的影响。本文基于有限元法和有限差分法，以某水利工程为背景，应用软件对软土地区深基坑开挖降水过程进行了模拟，研究软土地区深基坑开挖降水引起的软土地区深基坑渗流和变形特性。
关键词：软土地区；深基坑施工；变形控制
软土地区工程地质条件复杂，软土地区深基坑开挖过程中，必须确保软土地区深基坑本身安全及周边建筑物、岩土稳定的安全，故在软土地区深基坑施工工程中，进行软土地区深基坑及周围环境信息化监测是必不可少。施工时采集积累实测数据以供研究之用，通过进一步的分析可为南昌其它通道工程及地铁工程软土地区深基坑设计和施工方法提供参考类比。本文对软土地区深基坑的围护桩水平位移、桩顶水平位移与沉降、钢支撑轴力、混凝土支撑轴力以及地下水位进行了监测，对监测结果进行了深入的研究和分析，并将数值模拟分析结果的数据提取出来，与本章的监测结果进行了对比与分析。
1. 软土地区深基坑变形分析
1.1 孔隙水压力场分析
软土地区深基坑在开挖降水过程中，由于高压旋喷桩止水帷幕渗透系数远小于软土地区深基坑岩土体，起到了比较好的隔水作用，所以开挖 6m和开挖到坑底时，孔隙水压力变化不是很大。由于中风化砂岩渗透系数不高，达到渗流稳定状态需要较长的计算时间，所以在软土地区深基坑开挖降水模拟时，流固耦合计算以力学计算部分达到近似收敛则停止，开挖完成后，继续渗流计算直至到渗流稳定状态为止。
1.2 位移场分析
（1）竖向位移场分析
软土地区深基坑外的沉降值随距软土地区深基坑边的距离增大而增大，最大值位发生在距离软土地区深基坑边约为软土地区深基坑开挖深度2倍距离处，在开挖6.5m时，软土地区深基坑外沉降最大值为9.76mm，开挖至坑底时，两边沉降最大值为13.15mm，说明随着软土地区深基坑开挖的进行，两边土体的沉降值随开挖深度的增大而增大。在软土地区深基坑外两边的沉降量不相等，右侧的地表沉降比左侧的沉降要大，这是由于软土地区深基坑右侧靠近江流，在软土地区深基坑右侧设置了降水井，降水井在阻断水流向对软土地区深基坑附近，使得地下水位下降，孔隙水压力发生变化，土体发生了一定的固结沉降，所以右侧沉降值比左侧沉降值要大。
软土地区深基坑内的隆起值随着开挖的进行而增大，在软土地区深基坑开挖 6.5m 时，基坑内隆起最大值为 8.68mm，在软土地区深基坑开挖至坑底时，坑内最大隆起值为 11.55mm，这主要是由于随着软土地区深基坑开挖的进行，软土地区深基坑内土体卸载效应，使得坑内土体发生了隆起。软土地区深基坑开挖至坑底时，软土地区深基坑隆起值随距软土地区深基坑中心距离减小而增大，最大值发生在软土地区深基坑底部中间位置，最大值为 11.55mm。
（2）水平位移场分析
软土地区深基坑在开挖不同阶段时，随着软土地区深基坑开挖深度增加，软土地区深基坑侧壁的水平向位移在逐渐增加，总体来讲，软土地区深基坑顶部水平位移变化相对于中部位移变化要小，这是由于第一道钢筋混凝土支撑的支护，使得顶部的土体受到约束，从而土体变化相对较小。在开挖面附近软土地区深基坑侧壁的水平位移最大。软土地区深基坑中部大约 6 米的位置，第二道钢支撑支护刚度弱于第一道钢筋混凝土支撑，周围水平位移比顶部的位移要大，水平位移最大值达为 6.32 mm。x方向位移大体呈对称状态，说明软土地区深基坑围护结构基本处于受力平衡状态。
2. 软土地区深基坑工程现场监测控制
2.1 软土地区深基坑监测的内容
软土地区深基坑监测主要包括对围护桩身水平位移（测斜）监测、桩顶水平位移和沉降监测、钢支撑轴力监测、混凝土支撑内力监测和地下水位的监测。
2.2 监测点安装埋设与监测方法原理
（1）围护桩身水平位移（测斜）监测
监测目的：围护结构的变形通过预埋在桩体的测斜孔进行监测，主要了解随软土地区深基坑开挖深度的增加，围护桩体不同深度水平位移变化情况。
测孔设置：设在软土地区深基坑钻孔桩中，深度与钻孔桩一样深。
仪器和材料：采用 CX-3C 测斜仪，其读数分辨率可达 0.02mm，它可以记录、存储垂直和平行软土地区深基坑的两个方向测斜数据，与电脑连接传输数据，利用配套的 DMM 软件进行数据处理，打印变形曲线。测斜管选用内径 70mm的 PVC 管。
埋设方法：在钻孔灌注桩施工前，具体埋设位置标明在施工图纸，并随时关注施工单位的进度，将测斜管逐节连接并在钢筋笼上用扎丝捆扎好，放钢筋笼时将绑有测斜管的一侧靠近土体，测斜管内部一组导槽的方向与围护桩水平位移方向相同。测斜管的底端用布料堵塞，防止水泥浆渗入到管内。
（2）桩顶水平位移和沉降监测
桩顶沉降测量采用精密水准仪 DS05，按国家二等水准要求观测。以闭合或附合路线联测各监测点，按照水准基准点，把各监测点标高测出。本次测点沉降量为同一测点在相邻两次测量标高之差，测点累计沉降量为第一次沉降量累加至当次沉降量。在每个桩体测斜孔边，布设桩顶沉降监测点，将圆顶的铆钉钻孔插入冠梁顶，用混凝土浇注缝隙。
（3）钢支撑轴力监测
围护体外侧的侧向土压力由围护体及支撑体系共同承担，软土地区深基坑施工期间支撑内应力状态，确保软土地区深基坑开挖时每开挖区段有轴力监测数据。钢支撑轴力监测采用表面应变计监测。安装方法是在一根钢管的同一断面处的三个不同位置布设表面应变计监测支撑轴力，用便携式数字频率计测读，测试精度优于 1%。表面应变计在支撑就位后施加预紧力前焊接，仔细做好监测元件和导线保护的措施，然后读取初读数，在加预压力时跟踪监测，加完预压力后再测读一次数据。
（4）混凝土支撑内力监测
混凝土支撑内力的监测采用钢弦频率式钢筋，将埋设钢筋应力计处的主筋截去 20cm，在钢筋应力计上拧了联结杆，将两根联结杆分别与钢筋截去的两头焊接，焊接后钢筋应力计与原钢筋是串联联接的。
（5）地下水位监测
可利用井点管兼作观测井，在开始抽水前，每隔 4-8 小时测一次，3 天后或者降水达到预定标高前每天观测 1-2 次。在软土地区深基坑开挖期间派专人每天测报抽水量及坑内地下水位，每日观测水位的变化。
3. 结论
本文通过现场实际监测数据分析和数值模拟，对围护桩桩身的水平位移进行了对比分析，数值模拟非常接近现场实际监测的数据，从侧面得知，软土地区深基坑在开挖进行中，由于围护止水帷幕不能完全的隔水，随着软土地区深基坑开挖的进行，造成软土地区深基坑内外水头差的增大，软土地区深基坑会发生渗流，随着侵润线的下降，渗流作用能够使软土地区深基坑内部的土体产生压缩，能有效的防止软土地区深基坑隆起。对围护结构变形的模拟计算结果与实测结果进行了对比和分析，结果表明：采用三维有限差分法进行软土地区深基坑变形的数值模拟分析是有效和可信的。
参考文献
[1] 王国光，严平，龚晓楠.采取止水措施的软土地区深基坑渗流场研究[J].工业建筑，2001.31（4）：43-45.
[2] 陈晓平，白世伟.软粘土地丛粘弹塑性比奥固结的数值分析[J].岩土工程学报，2001，23（4）：481-484.
关键词：软土地区；深基坑施工；变形控制
软土地区工程地质条件复杂，软土地区深基坑开挖过程中，必须确保软土地区深基坑本身安全及周边建筑物、岩土稳定的安全，故在软土地区深基坑施工工程中，进行软土地区深基坑及周围环境信息化监测是必不可少。施工时采集积累实测数据以供研究之用，通过进一步的分析可为南昌其它通道工程及地铁工程软土地区深基坑设计和施工方法提供参考类比。本文对软土地区深基坑的围护桩水平位移、桩顶水平位移与沉降、钢支撑轴力、混凝土支撑轴力以及地下水位进行了监测，对监测结果进行了深入的研究和分析，并将数值模拟分析结果的数据提取出来，与本章的监测结果进行了对比与分析。
1. 软土地区深基坑变形分析
1.1 孔隙水压力场分析
软土地区深基坑在开挖降水过程中，由于高压旋喷桩止水帷幕渗透系数远小于软土地区深基坑岩土体，起到了比较好的隔水作用，所以开挖 6m和开挖到坑底时，孔隙水压力变化不是很大。由于中风化砂岩渗透系数不高，达到渗流稳定状态需要较长的计算时间，所以在软土地区深基坑开挖降水模拟时，流固耦合计算以力学计算部分达到近似收敛则停止，开挖完成后，继续渗流计算直至到渗流稳定状态为止。
1.2 位移场分析
（1）竖向位移场分析
软土地区深基坑外的沉降值随距软土地区深基坑边的距离增大而增大，最大值位发生在距离软土地区深基坑边约为软土地区深基坑开挖深度2倍距离处，在开挖6.5m时，软土地区深基坑外沉降最大值为9.76mm，开挖至坑底时，两边沉降最大值为13.15mm，说明随着软土地区深基坑开挖的进行，两边土体的沉降值随开挖深度的增大而增大。在软土地区深基坑外两边的沉降量不相等，右侧的地表沉降比左侧的沉降要大，这是由于软土地区深基坑右侧靠近江流，在软土地区深基坑右侧设置了降水井，降水井在阻断水流向对软土地区深基坑附近，使得地下水位下降，孔隙水压力发生变化，土体发生了一定的固结沉降，所以右侧沉降值比左侧沉降值要大。
软土地区深基坑内的隆起值随着开挖的进行而增大，在软土地区深基坑开挖 6.5m 时，基坑内隆起最大值为 8.68mm，在软土地区深基坑开挖至坑底时，坑内最大隆起值为 11.55mm，这主要是由于随着软土地区深基坑开挖的进行，软土地区深基坑内土体卸载效应，使得坑内土体发生了隆起。软土地区深基坑开挖至坑底时，软土地区深基坑隆起值随距软土地区深基坑中心距离减小而增大，最大值发生在软土地区深基坑底部中间位置，最大值为 11.55mm。
（2）水平位移场分析
软土地区深基坑在开挖不同阶段时，随着软土地区深基坑开挖深度增加，软土地区深基坑侧壁的水平向位移在逐渐增加，总体来讲，软土地区深基坑顶部水平位移变化相对于中部位移变化要小，这是由于第一道钢筋混凝土支撑的支护，使得顶部的土体受到约束，从而土体变化相对较小。在开挖面附近软土地区深基坑侧壁的水平位移最大。软土地区深基坑中部大约 6 米的位置，第二道钢支撑支护刚度弱于第一道钢筋混凝土支撑，周围水平位移比顶部的位移要大，水平位移最大值达为 6.32 mm。x方向位移大体呈对称状态，说明软土地区深基坑围护结构基本处于受力平衡状态。
2. 软土地区深基坑工程现场监测控制
2.1 软土地区深基坑监测的内容
软土地区深基坑监测主要包括对围护桩身水平位移（测斜）监测、桩顶水平位移和沉降监测、钢支撑轴力监测、混凝土支撑内力监测和地下水位的监测。
2.2 监测点安装埋设与监测方法原理
（1）围护桩身水平位移（测斜）监测
监测目的：围护结构的变形通过预埋在桩体的测斜孔进行监测，主要了解随软土地区深基坑开挖深度的增加，围护桩体不同深度水平位移变化情况。
测孔设置：设在软土地区深基坑钻孔桩中，深度与钻孔桩一样深。
仪器和材料：采用 CX-3C 测斜仪，其读数分辨率可达 0.02mm，它可以记录、存储垂直和平行软土地区深基坑的两个方向测斜数据，与电脑连接传输数据，利用配套的 DMM 软件进行数据处理，打印变形曲线。测斜管选用内径 70mm的 PVC 管。
埋设方法：在钻孔灌注桩施工前，具体埋设位置标明在施工图纸，并随时关注施工单位的进度，将测斜管逐节连接并在钢筋笼上用扎丝捆扎好，放钢筋笼时将绑有测斜管的一侧靠近土体，测斜管内部一组导槽的方向与围护桩水平位移方向相同。测斜管的底端用布料堵塞，防止水泥浆渗入到管内。
（2）桩顶水平位移和沉降监测
桩顶沉降测量采用精密水准仪 DS05，按国家二等水准要求观测。以闭合或附合路线联测各监测点，按照水准基准点，把各监测点标高测出。本次测点沉降量为同一测点在相邻两次测量标高之差，测点累计沉降量为第一次沉降量累加至当次沉降量。在每个桩体测斜孔边，布设桩顶沉降监测点，将圆顶的铆钉钻孔插入冠梁顶，用混凝土浇注缝隙。
（3）钢支撑轴力监测
围护体外侧的侧向土压力由围护体及支撑体系共同承担，软土地区深基坑施工期间支撑内应力状态，确保软土地区深基坑开挖时每开挖区段有轴力监测数据。钢支撑轴力监测采用表面应变计监测。安装方法是在一根钢管的同一断面处的三个不同位置布设表面应变计监测支撑轴力，用便携式数字频率计测读，测试精度优于 1%。表面应变计在支撑就位后施加预紧力前焊接，仔细做好监测元件和导线保护的措施，然后读取初读数，在加预压力时跟踪监测，加完预压力后再测读一次数据。
（4）混凝土支撑内力监测
混凝土支撑内力的监测采用钢弦频率式钢筋，将埋设钢筋应力计处的主筋截去 20cm，在钢筋应力计上拧了联结杆，将两根联结杆分别与钢筋截去的两头焊接，焊接后钢筋应力计与原钢筋是串联联接的。
（5）地下水位监测
可利用井点管兼作观测井，在开始抽水前，每隔 4-8 小时测一次，3 天后或者降水达到预定标高前每天观测 1-2 次。在软土地区深基坑开挖期间派专人每天测报抽水量及坑内地下水位，每日观测水位的变化。
3. 结论
本文通过现场实际监测数据分析和数值模拟，对围护桩桩身的水平位移进行了对比分析，数值模拟非常接近现场实际监测的数据，从侧面得知，软土地区深基坑在开挖进行中，由于围护止水帷幕不能完全的隔水，随着软土地区深基坑开挖的进行，造成软土地区深基坑内外水头差的增大，软土地区深基坑会发生渗流，随着侵润线的下降，渗流作用能够使软土地区深基坑内部的土体产生压缩，能有效的防止软土地区深基坑隆起。对围护结构变形的模拟计算结果与实测结果进行了对比和分析，结果表明：采用三维有限差分法进行软土地区深基坑变形的数值模拟分析是有效和可信的。
参考文献
[1] 王国光，严平，龚晓楠.采取止水措施的软土地区深基坑渗流场研究[J].工业建筑，2001.31（4）：43-45.
[2] 陈晓平，白世伟.软粘土地丛粘弹塑性比奥固结的数值分析[J].岩土工程学报，2001，23（4）：481-484.