對軟土地區相鄰基坑開挖的變形探討

□文/陳維靜

對軟土地區相鄰基坑開挖的變形探討

□文/陳維靜

文章針對天津市濱海新區軟土地區相鄰深基坑開挖的工程實例,采用三維空間有限元分析的方法,研究基坑在同時開挖施工時相互作用下的變形機理，為相似地質條件下多個基坑圍護結構開挖時優化設計提供參考依據。

有限元；軟土地區；相鄰基坑；開挖；變形

隨著城市建設速度加快，工程中深基坑數量不斷增加，在軟土地區如何減小多個基坑開挖時相互影響日趨重要。因此，在掌握工程場地地質條件的基礎上，科學分析與評價地塊相鄰基坑施工的影響程度，以制定相應施工措施及對策，是保證工程項目得以順利實施的前提，對其研究分析非常必要。

1　工程概況

本工程位于天津濱海天堿商業區。該項目工藝設計為全地下式泵站，雨污水合建泵站及附屬用房均位于地面以下。雨污水合建泵站基坑總長53.41 m、寬53.20 m，現狀地面高程2.00 m，基坑底高程為-10.34 m、基坑深度為12.34 m，基坑支護面積2 655.38 m2，采用鋼筋混凝土冠梁加鋼筋混凝土圓環形支撐的支護方式。附屬用房基坑長42.30m、寬29.40m、高11.1m，板頂覆土厚度1.0 m，現狀地面高程2.1 m，基坑底高程-6.4m，基坑深度8.5m，基坑面積1523m2。泵站與附屬用房基坑之間距離4.4m，見圖1。

圖1　平面布置

2　分析原理

采用三維空間有限元分析時，建立目標支撐體系有限元模型，土體壓力作用作為外部力施加，從而簡化模型。

1）土壓力見圖2。

圖2　水平荷載標準值計算

2）約束條件。基坑圍護結構支撐邊界條件約束采用土彈簧模擬，用剛度系數來體現，見圖3。

圖3　邊界約束

3　地質情況

場地土層參數見表1，計算時土壓力采用水土合算方式，土體參數采用直剪快剪指標標準值。

表1　土層參數

4　分析過程

采用ABAQ US三維巖土分析軟件，建立三維模型進行分析計算，見圖4和圖5。

圖4　泵站施工完成后防護樁累計豎向變形

圖5　附屬用房施工完成后防護樁累計豎向變形

根據三維有限元數值模擬分析，考慮附屬用房基坑施工時對泵站基坑圍護結構及支撐體系的影響，其主要結論如下。

1）相鄰兩個基坑即泵站基坑與附屬用房基坑單獨開挖，互不影響。

泵站基坑圍護結構水平變形最大為43.5 mm；三維空間有限元分析圍護結構水平變形最大為27.4mm。

2）考慮附屬用房基坑施工時對泵站基坑圍護結構的影響。二維平面有限元分析基坑圍護結構水平變形：同時開挖時泵站圍護結構西側變形為28.2 mm，東側為45.1mm；三維空間有限元分析考慮附屬用房基坑開挖時泵站東側土壓力作用發生衰減，其水平變形為29.3 mm。

綜上所述，在考慮附屬用房基坑開挖對泵站基坑圍護結構的影響作用時，對泵站基坑支護樁結構變形增加幅度較小，約為7%。結合本工程基坑圍護結構及支撐體系設計安全儲備，影響幅度在允許范圍之內，結構屬于安全的。

5　結論

通過以上數據的對比，可以得出以下結論：相鄰基坑開挖時較淺基坑的開挖對于較基坑圍護結構的變形有一定的影響。當僅開挖較深基坑時，由于基坑兩側土體強度相當，兩側基坑圍護結構的變形相當；而當較淺基坑開挖時，由于兩基坑之間的土體受到擾動，較深基坑西側土體強度明顯衰減，這就使得較深基坑兩側土體強度一側強，一側弱，基坑圍護結構明顯向小基坑側移動，這樣使得較深基坑西側的圍護結構位移相對減小，東側圍護結構位移增加。

[1]JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術規程[S].

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□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.02.011

□TU753

□C

□1008-3197（2015）02-28-02

□2015-01-08

□陳維靜/女，1982年出生，工程師，天津城建設計院有限公司，從事水工結構、基坑支護的設計研究工作。