基于深大基坑首層盆式開挖對基坑變形影響分析

郭 娜馬寧濤（周口科技職業學院 建筑系 河南 周口 466000 上海浦崗建設工程有限公司 技術負責人 上海市 閔行區 浦江鎮 0)

基于深大基坑首層盆式開挖對基坑變形影響分析

郭 娜1馬寧濤2
（1周口科技職業學院 建筑系 河南 周口 466000 2上海浦崗建設工程有限公司 技術負責人 上海市 閔行區 浦江鎮 201112)

隨著經濟的不斷發展，大型地下工程的數量呈現出逐漸增加的趨勢。深大基坑施工在大型地下工程中占據著極其重要的地位。與其他基坑相比，深大基坑的首層盆式開挖對基坑變形方面的要求更高。本文對基于深大基坑首層盆式開挖對基坑變形的影響進行分析。

深大基坑；首層盆式開挖；基坑變形

前言：大型地下工程數量的增加意味著深大基坑工程數量的增加。在深大基坑的施工現場周圍，通常存在著地下管線及容易發生變形的建筑物等，這些干擾的存在為深大基坑工程的施工帶來了一定的難度。由于深大基坑的首層盆式開挖的墻體入土程度較大，因此需要對基坑形變進行有效控制。

1 逆作法施工技術

1.1 逆作法施工技術的概念

逆作法施工技術是建筑基坑支護中的一種技術。逆作法施工技術可以通過對地下建筑結構存在的自身抗力的合理利用，實現對基坑的支護。在運用逆作法施工技術進行施工的過程中，需要對梁板與柱之間、梁板與墻之間的節點問題加以重視，這些節點會對建筑物結構是否協調等方面產生一定的影響[1]。

1.2 逆作法施工技術的種類

根據基坑支撐方式的不同，可以將逆作法施工分為部分逆作法、半逆作法以及全逆作法三種。

1.3 逆作法施工技術的優點

將逆作法施工應用到工程中，能夠有效地縮短工程的工期、節約工程的成本、提升施工效率、對基坑變形進行有效控制。由于逆作法施工技術的這些優點，它常常被用于軟土地區的深大基坑工程中。

2 將逆作法施工技術應用到深大基坑首層盆式開挖中

將逆作法施工應用到軟土地區的深大基坑工程中時，當工程的地下梁板結構施工結束之后，需要運用暗挖的方式進行下層土方的開挖工作，暗挖的方式會降低工程的工作效率，且挖土的工作環境較差，因此，可以采用盆式開挖的方式完成深大基坑首層土方的開挖工作。深大基坑首層盆式開挖需要將工程施工對周圍環境的影響降至最低水平。將逆作法施工技術應用到深大基坑首層盆式開挖中，由于墻體的入土深度相對較大，因此就基坑而言，應該對變形進行有效控制。在制定深大基坑首層盆式開挖方案的過程中，需要充分考慮工程的水文地質條件、基坑平面尺寸以及施工方法等因素的影響。為了提升工程的施工效率，可以在保護環境的前提下，盡量增加盆式開挖的土方量，這種做法會對預留土堤寬度、盆中開挖深度等因素的確定提供合理的依據[2]。

3 深大基坑首層盆式開挖對基坑變形的影響

以上海中心裙房深大基坑工程為例，對深大基坑首層盆式開挖對基坑變形的影響進行研究。

3.1 上海中心裙房深大基坑工程

上海中心裙房深大基坑工程的總體方案是裙房逆作與主樓順作相結合。上海中心裙房地下室所采用的施工方法是逆作法施工，它的圍護結構是地下連續墻，上海中心裙房地下室的開挖深度是27.2m，地下室墻的深度是48m。上海中心裙房深大基坑的首層開挖方式是盆式明挖，為了避免或較少裙房施工對主樓施工的影響，運用分塊開挖的方式，當土方開挖工作結束之后，要使用混凝土墊層進行跟進。上海中心裙房施工的時間處于地下公共通道結構施工結束之后[3]。

3.2 上海中心裙房深大基坑工程的水文地質條件

上海中心裙房深大基坑工程的土壤是由砂土、飽和黏性土以及粉性土組成的，這種土壤具有分層分布的特點。深度小于24m的土壤主要是由黏土組成的，該施工現場的土壤具有靈敏度高、壓縮性高、含水率高以及強度低等特點，這些特點會對上海中心裙房深大基坑工程的施工產生不良影響。根據埋藏條件可以將施工現場的地下水分成承壓水和淺層潛水。在上海中心裙房深大基坑工程施工的過程中，基坑外部的潛水情況變化幅度較小，它的埋深范圍處在1.5-3.5m之間[4]。

3.3 對上海中心裙房深大基坑的分析模型進行計算

3.1.1 確定土體計算參數

在上海中心裙房深大基坑工程中，施工現場的粉制黏土、淤泥質粉制黏土、淤泥質黏土等土層中都是以黏土為主的，對此，可以選用修正劍橋本構模型，結合施工現場的地質情況勘查報告中的相關數據確定土地的計算參數。就-3粉砂土層、-2粉砂土層以及-1砂質粉土土層而言，需要運用M-C模型，確定出土體的計算參數。

3.1.2 確定接觸面參數和支護結構參數

二維快速拉格朗日法中的接觸面是無厚度雙面接觸面單元，這種物厚度雙面接觸面單元需要服從拉伸破壞準則和庫倫剪切破壞準則；二維快速拉格朗日法提供了7種不同的支護結構單元，這些支護結構單元包含實體單元、梁單元、巖石錨桿單元等。上海中心裙房深大基坑工程的地下連續墻的模擬是通過實體單元和梁單元實現的。

3.4 上海中心裙房深大基坑工程的計算結果分析

3.4.1 工程的不同地墻剛度與地墻簡化方式對墻體側移的影響

就懸臂開挖而言，分別運用梁單元和實體單元完成對墻體的模擬的過程中，會產生一定的差異，這種差異的產生原因是，在深大基坑的開挖過程中，墻體的后測表面會受到開挖側隆起土體向上摩擦力以及其他土體向下摩擦力的影響。當選擇梁單元對連續墻進行模擬時，由于墻沒有厚度，雖然有摩擦力的產生，卻不會產生彎矩；就實體單元而言，開挖側隆起土體與其他土地對連續墻產生的向上和向下的作用力會因為墻體的中和軸產生彎矩，這種彎矩會將墻后水平應力引發的彎矩中和掉。隨著墻體厚度的不斷增加，墻體側移不斷減小，但減小幅度相對較小。隨著工程基坑開挖深度的不斷增加，墻體側移的最大值也不算增大。就深大基坑首層盆式開挖而言，當墻體厚度處于0.8-1.6m之間時，墻體厚度的變化不會對基坑變形產生明顯的影響。在對墻體進行模擬計算的過程中，與運用實體單元對墻體進行模擬相比，梁單元對墻體進行模擬的計算結果更大，其偏大范圍處在10%-21%之間。為了有效考慮土體對連續墻摩擦力的作用，最好選擇實體單元完成對工程中連續墻的模擬[5]。

3.4.2 工程盆邊預留土堤尺寸對基坑變形的影響

盆邊預留土堤的作用主要包含以下兩種：第一種是通過對土堤下部土體豎向應力的提升，促使土堤下部土體產生的被動土壓力增加，進而對圍護墻埋入段的側向位移進行控制；第二種是通過水平抗側壓力的產生，實現對圍護墻側移的有效控制。隨著土堤寬度數值的不斷降低，土堤的水平抗側壓力也呈現出緩慢降低的趨勢。當土堤寬度達到20時，土堤水平抗側壓力處于最小值。但土地抗側壓力并不會隨著土堤寬度的增加發生增加。如果盆邊預留土堤的寬度為0，當對這部分土堤進行挖除時，會引發較大幅度的基坑變形。因此可以說，盆邊預留土堤具有較強的控制墻體變形作用[6]。

結論：隨著大型地下工程數量的不斷增加，人們對深大基坑工程的重視程度越來越高。本文以上海中心裙房深大基坑工程為例，對上海中心裙房深大基坑的分析模型進行計算，并對工程的不同地墻剛度和簡化方式對墻體側移的影響、工程盆邊預留土堤尺寸對基坑變形的影響進行分析。

[1]龔劍,王旭軍,趙錫宏. 深大基坑首層盆式開挖對基坑變形影響分析[J]. 巖土力學,2013,02:439-448.

[2]王旭軍. 上海中心大廈裙房深大基坑變形特性及盆式開挖技術研究[D].同濟大學,2014.

[3]徐中華. 上海地區支護結構與主體地下結構相結合的深基坑變形性狀研究[D].上海交通大學,2007.

[4]劉棟. 超深大基坑開挖對緊鄰既有地鐵隧道的影響分析[D].北京交通大學,2014.

[5]赫名然. 深大基坑幾何尺寸對地鐵結構變形影響分析[D].北京交通大學,2015.

[6]蘆友明. 深基坑開挖對鄰近建筑物基礎的影響研究[D].南昌航空大學,2013.

TU75

B

1007-6344（2016）06-0237-01

郭娜（1988.11-），女，漢族，河南省周口市，碩士學位，助理工程師，研究方向：土木工程。

馬寧濤（1988.5-），男，漢族，河南省濮陽市，碩士學位，助理工程師，研究方向：結構工程。