擬建工程基坑開挖對臨近結(jié)構(gòu)的影響分析

王 金 平

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引言

該擬建項目工程基坑圍護樁外輪廓距離武漢市軌道交通2號線中山北停車場地下結(jié)構(gòu)外輪廓最近只有2.19 m，距離京九鐵路路基最近只有8.5 m左右。該工程的實施對中山北停車場產(chǎn)生了影響，因此，為了確保今后地下停車場的安全運營，采用了HSS小應(yīng)變模型[1]、Plaxis軟件對其進行數(shù)值模擬，分析該擬建項目的基坑開挖對停車場地下結(jié)構(gòu)的變形及沉降的影響，并提出合理的建議。

1 工程概況

1.1 擬建項目的工程概況

擬建項目被2號線中山北路停車場及出入場線分隔成東、西兩個地塊，每個地塊又按地下室層數(shù)不同分成兩個部分，如表1所示。

表1 擬建項目的工程概況

1.2 中山北路停車場項目的工程概況

中山北路停車場主體結(jié)構(gòu)為地下1層多跨混凝土箱型結(jié)構(gòu)，頂板覆土約1.20 m。主體結(jié)構(gòu)頂板、底板、側(cè)墻分別為700 mm，800 mm，700 mm厚。圖1為二者的平面關(guān)系圖。

2 基坑開挖對地下停車場結(jié)構(gòu)的影響分析

采用HSS小應(yīng)變模型、Plaxis軟件對該擬建項目工況及臨近既有地下停車場結(jié)構(gòu)進行整體數(shù)值分析[2]，選取A,B,C三個斷面進行分析計算，三個斷面均包括加撐、開挖、拆撐、回筑階段。

2.1 A斷面計算分析

表2 A斷面數(shù)值計算結(jié)果 m

根據(jù)表2，圖2，擬建基坑開挖過程中放坡開挖、布置第一道支撐(工況一)后整個斷面土體位移較小。基坑右側(cè)超載對中山北停車場底板產(chǎn)生-2.4 mm垂直位移、-0.7 mm水平位移的影響，且位移主要發(fā)生在停車場主體結(jié)構(gòu)右側(cè)側(cè)墻附近，左側(cè)墻附近垂直位移基本為0。開挖至坑底(工況二)后，中山北停車場底板左側(cè)墻附近垂直位移增大至-2.14 mm，水平位移-2.3 mm。澆筑底板、拆除第一道撐(工況三)后，中山北停車場變形量不大，底板豎向沉降最大-2.1 mm，水平位移-2.45 mm。

根據(jù)文獻[3]可知：地鐵2號線對垂直位移要求為保證路基后期豎向沉降不應(yīng)大于-15 mm，故滿足要求。

2.2 B斷面計算分析

表3 B斷面數(shù)值計算結(jié)果 m

根據(jù)圖3，表3，擬建基坑開挖過程中放坡開挖、布置第一道支撐(工況一)后整個斷面土體位移較小。開挖至坑底后，中山北停車場底板右側(cè)墻附近垂直位移最大，約-2.36 mm，水平位移約0.7 mm。澆筑底板、拆除第一道撐(工況二)后，中山北停車場變形量不大，底板豎向沉降最大-2.61 mm，水平位移0.71 m。基坑開挖過程中，中山北停車場水平位移較小，原因是模擬開挖過程采用了對稱開挖的形式，且開挖深度相同，停車場主體結(jié)構(gòu)水平方向受力均衡。

B斷面各個工況計算結(jié)果顯示，底板最大沉降為-2.61 mm，軌道位置處最大沉降為-1.1 mm，故滿足要求。

表4 C斷面數(shù)值計算結(jié)果 m

2.3 C斷面計算分析

根據(jù)圖4，表4，該擬建基坑開挖過程中放坡開挖、布置第一道支撐(工況一)后整個斷面土體位移較小。開挖至坑底后，中山北停車場底板左側(cè)墻附近垂直位移最大，約-9.1 mm，水平位移約-1.37 mm。澆筑底板、拆除第二道撐(工況四)后，中山北停車場變形量不大，底板豎向沉降最大-10.9 mm，水平位移-1.4 m。澆筑中板、拆除第一道撐(工況五)后，底板豎向沉降最大-11.5，水平位移-1.337。在整個基坑開挖過程中，中山北停車場水平位移較小，原因是基坑開挖過程模擬采用了對稱開挖的形式，且停車場兩側(cè)基坑開挖深度相同，停車場主體結(jié)構(gòu)水平方向受力均衡。若采用非對稱開挖會導(dǎo)致既有臨近結(jié)構(gòu)產(chǎn)生趨于坑內(nèi)側(cè)的水平位移及向上的豎向位移[4]。同時在基坑開挖過程中要做好現(xiàn)場監(jiān)測，從而確保基坑施工過程中支護結(jié)構(gòu)及臨近結(jié)構(gòu)的安全性并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對設(shè)計方案進行及時合理的調(diào)整[5]。

3 結(jié)論及建議

A,B,C斷面計算結(jié)果顯示停車場主體結(jié)構(gòu)最大豎向沉降-11.5 mm，軌道處最大沉降-9.5 mm，停車場主體結(jié)構(gòu)底板滿足保證路基后期沉降不大于-15 mm的要求，主體結(jié)構(gòu)其他構(gòu)件撓度值均小于l0/400，滿足混凝土設(shè)計規(guī)范對于構(gòu)件撓度的要求。對此提出以下幾條建議：

1)基坑設(shè)計應(yīng)充分考慮不確定因素的影響并在基坑設(shè)計前收集臨近結(jié)構(gòu)的相關(guān)資料。

2)由于既有臨近結(jié)構(gòu)位于擬開挖基坑兩側(cè)，為了減小擬建基坑開挖對臨近既有結(jié)構(gòu)的影響，擬建基坑宜采用對稱開挖。

3)基坑開挖變形情況的預(yù)估值與開挖過程中的實際值在一定程度上有所不同，因此在基坑開挖過程中要做好現(xiàn)場監(jiān)測。

參考文獻:

[1] 丁鈺津，褚 峰，梁發(fā)云.HSS模型在緊鄰地鐵深基坑工程分析中的應(yīng)用[J].山西建筑，2014,40(6):60-62.

[2] 吳建奇，李文彪,肖 波.基于PLAXIS軟件的深基坑變形與內(nèi)力分析[J].鐵道建筑，2014(11):79-80.

[3] GB 50157—2013,地鐵設(shè)計規(guī)范[S].

[4] 劉云波，朱有奇，楊 德.非對稱基坑開挖監(jiān)測位移下數(shù)值對比分析[J].河北工程大學學報(自然科學版)，2015,32(2):121-123.

[5] 趙 延.地鐵車站深基坑開挖對臨近建筑物影響的監(jiān)測及數(shù)值模擬研究[D].石家莊：石家莊鐵道大學碩士學位論文，2014.