深大基坑基底隆起安全性分析

曹俊杰 陳培帥

(1.太倉(cāng)市建筑安全監(jiān)督站，江蘇 太倉(cāng) 215400; 2.中交二航局技術(shù)中心，湖北 武漢 430071)

深大基坑基底隆起安全性分析

曹俊杰1陳培帥2

(1.太倉(cāng)市建筑安全監(jiān)督站，江蘇 太倉(cāng) 215400; 2.中交二航局技術(shù)中心，湖北 武漢 430071)

以某深基坑工程為依托，采用有限元數(shù)值計(jì)算軟件，研究了基坑開挖全過程坑底隆起變形規(guī)律，對(duì)坑底隆起指標(biāo)進(jìn)行了分析，確定了坑底加固或增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入度的應(yīng)對(duì)措施，研究成果可以為類似工程提供借鑒。

深大基坑，坑底，隆起，加固

依托工程某基坑最大開挖深度近24 m，開挖范圍內(nèi)的土層主要由上部雜填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土夾粉砂組成，施工前對(duì)上部填土進(jìn)行淺層地基處理。淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為基坑開挖深度內(nèi)的主要土層，由于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土自穩(wěn)能力極弱，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向壓力較大，為不良地質(zhì)層。基坑底部為粉質(zhì)粘土夾粉砂層，由于基坑開挖深度較大，在開挖卸載過程中，極易發(fā)生較大的基坑底部隆起，引發(fā)較嚴(yán)重的安全事故。為保證基坑安全，減小對(duì)周邊環(huán)境的影響，基坑采用連續(xù)墻加水平支撐方式，坑內(nèi)采用集水明排，減小基坑施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)。

在基坑施工前，對(duì)基底隆起的評(píng)估極為重要，基底隆起對(duì)基坑施工的影響主要有兩個(gè)方面：1)造成基坑底部地層失穩(wěn)，大大降低基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)土層的約束，引發(fā)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)破壞和基坑整體失穩(wěn)；2)容易引發(fā)地表沉降，基底隆起使基坑外側(cè)土體失去部分豎向約束，導(dǎo)致地表沉降，對(duì)周邊管線及建筑物產(chǎn)生較大影響。

1 有限元模型

1.1 計(jì)算模型

采用Midas GTS軟件建立有限元模型，對(duì)基坑開挖與支護(hù)全過程進(jìn)行位移和受力分析，選取基坑最深標(biāo)段進(jìn)行分析，基坑深度為24 m，寬度為11.3 m，如圖1所示。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻形式，地下連續(xù)墻深42.5 m，共設(shè)置七道支撐，其中第一道和第二道為混凝土支撐，支撐豎向間距為6 m，其他支撐為鋼支撐，支撐豎向間距為3 m。

按照基坑實(shí)際開挖和支護(hù)過程進(jìn)行施工過程模擬，基坑進(jìn)行分層開挖，支撐施工時(shí)機(jī)為：混凝土支撐開挖到達(dá)設(shè)計(jì)底標(biāo)高0.2 m后開始支撐，鋼支撐開挖到設(shè)計(jì)軸線標(biāo)高下0.8 m后開始支撐。

1.2 計(jì)算參數(shù)

如表1所示，土層參數(shù)按照勘察報(bào)告取值，其中填土層取處理后的土質(zhì)參數(shù)。

表1 土層參數(shù)

混凝土和鋼支撐的剛度分別按照規(guī)范進(jìn)行計(jì)算[4]：

2 計(jì)算結(jié)果分析

圖2為基坑第5步開挖后豎向變形云圖，基坑全部開挖完成后，最大隆起量達(dá)到60 mm左右，考慮基坑整體穩(wěn)定性及對(duì)周邊環(huán)境的影響，建議增加坑底加固或增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入度，減小基坑隆起。

圖3為基底最大隆起量隨開挖步變化曲線，可以看出，前4步開挖過程中，基底隆起量增加值較大，后續(xù)3個(gè)開挖步基底隆起量基本穩(wěn)定，因而在施工過程中，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控前4個(gè)開挖步的基底隆起，避免因基底隆起而發(fā)生的基坑失穩(wěn)現(xiàn)象[5，6]。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)依托工程進(jìn)行有限元計(jì)算分析，對(duì)坑底隆起量指標(biāo)進(jìn)行分析，研究了基坑開挖過程中坑底隆起變化規(guī)律，計(jì)算結(jié)果表明，基坑開挖完成后坑底隆起約60 mm，建議施工前進(jìn)行坑底加固或增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入度，減小坑底隆起值。該基坑隆起主要發(fā)生在前4步開挖步過程中，因而該階段應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，由于坑底隆起對(duì)格構(gòu)柱位移影響較大，應(yīng)重點(diǎn)測(cè)量格構(gòu)柱位移。

[1] 李 平,楊 挺,王 義,等.基坑工程隆起變形研究綜述[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010(2)：13-14.

[2] 李 娟,黃廣龍,衛(wèi) 敏.考慮支撐作用的深基坑整體穩(wěn)定性可靠度分析[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009(3)：25-27.

[3] 楊 敏,逯建棟.深開挖基坑回彈引起的坑中樁受力與位移計(jì)算[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010(12)：114-115.

[4] 高向陽(yáng).深基坑卸載回彈參數(shù)研究及隆起量計(jì)算[J].徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008(4)：38-39.

[5] 王圣濤,石 雷.深基坑開挖基底隆起原因分析與處理技術(shù)[J].中國(guó)科技信息，2009(6)：11-12.

[6] 李騰云.某地鐵基坑傾斜變形估算及監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析[J].山西建筑，2011，37(9)：67-68.

On safety analysis of bottom upheave of deep and long foundation pits

Cao Junjie1Chen Peishuai2

(1.TaicangArchitecturalSafetySupervisionStation,Taicang215400,China;2.CCCCSecondHarborEngineeringCompany,Wuhan430071,China)

Based on some deep foundation pit project, the paper adopts the finite element numeric calculation software, researches the deformation rule for the bottom upheave in the whole process of the foundation pit excavation, undertakes the analysis of the bottom upheave indexes, identifies the respective measures through the pit reinforcement or the enclosure embedding, and its research results can be adopted in similar projects.

deep and large foundation pit, pit bottom, upheave, consolidation

2014-12-17

曹俊杰(1985- )，男，博士，工程師; 陳培帥(1985- ),男，碩士，工程師

1009-6825(2015)06-0066-02

TU411

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