長江漫灘地區深大基坑開挖工程半逆作半順作法研究

(西南石油大學 四川 成都 610500)

一、引言

隨著我國經濟的快速發展，地下空間的開發利用越來越多，基坑開挖越來越深，深基坑的開挖會造成周圍巖土較大的變形，嚴重影響基坑的穩定性，深基坑開挖引起的變形問題已成為熱點研究問題。開挖過程往往需要降水，地下水位的變化會造成巖土和支護結構的受力變化，進而引起變形。基坑開挖是應力場和基坑降水的滲流場二者的耦合作用。傳統研究方法是將二者分開，獨立考慮其作用影響，結果與實際有一定差距，因此研究滲流場和應力場的耦合作用是十分必要的。研究異型深基坑開挖與降水的應力滲流耦合作用對實際工程施工具有重要的指導意義。

二、工程概況及地質條件

(一)工程概況

本工程為南京市某“工”字型地下六層三線換乘車站。車站周圍現狀較為空曠，為待開發的商業地塊。車站工程場地屬長江漫灘地貌單元，地形較平坦，地面高程在5.62～5.85m之間。中心里程處基坑開挖深度約44.8m，車站周邊場地較開闊，無重大建(構)筑物。根據建筑布置和使用功能的要求，本站為地下六層標準側式站臺(9.2～11.75m)車站，車站標準段寬34.2/38.2m，標準柱距9m，車站采用六層三柱四跨矩形框架結構。

(二)地質條件

各土層設計選用力學參數詳見表1。

表1 土層物理力學參數

三、三維數值模擬

(一)計算模型

根據地鐵站基坑工程的平、剖面關系建立三維1:1計算模型。模型尺寸為363mx421mx70m。土體、地下連續墻、內墻、立柱、底板均采用實體單元模擬，采用摩爾-庫倫模型計算；基坑橫向支護采用結構單元模擬，采用結構梁單元模擬。同時模型設置流體算法，考慮滲流場和應力場的禍合作用。

(二)模型結果

圖1 周圍地表沉降

連續墻y方向上的最大位移在橫邊中點處，變形量為96.4mm。工字型基坑開挖連續墻最大位移位于上下橫邊中點處。圖1為開挖結束后地表沉降情況，地表最大沉降值出現在下橫邊中點距連續墻一定距離處，周圍地表沉降最大值為126mm。

(三)明挖順作法

1.周圍地表沉降規律分析。采用FLAC3D軟件對本地下6層換乘站開挖工程采用明挖順作法進行模擬，地下4-6層開挖采用鋼支撐進行支護，逐層進行開挖。圖2為上橫邊中點處地表沉降值隨距連續墻距離變化，地表沉降最大值在距離連續墻一段距離處，分別為171mm(明挖順作法)和120mm(半順半逆法)。

圖2 地表沉降值隨距連續墻距離變化

半順半逆法的連續墻側移最大值位于-7處，最大值為78mm，明挖順作法的連續墻最大值位于-24m處，最大值為121mm。半順半逆法由于底三層為暗挖法，位移相對較小，最大位移出現在上部，且比明挖順作法產生的最大位移小很多，半順半逆法比明挖順作法更能控制連續墻側移，施工更加安全。

四、結論

(1)長江漫灘高承壓水地基深基坑開挖工程，考慮開挖及降水的應力滲流耦合作用，地表沉降值和連續墻變形值均較大。(2)工字型深基坑開挖工程，連續墻側移最大值出現在上下橫邊中點處。連續墻墻體深層水平位移隨深度增加，均呈“脹肚型”的變化趨勢，半逆半順法最大側移發生在上部區域，明挖順作法最大側移發生在中部區域，且半逆半順法產生的最大側移較明挖順作法產生的最大側移要小。(3)工字型深基坑開挖工程，地表沉降最大值出現在上下橫邊中點處，沉降最大值并不在連續墻邊緣處，而是在距連續墻一段距離處。半逆半順法的地表沉降、連續墻側移、橫向支撐最大軸力均小于明挖順作法。半逆半順法有利控制基坑側壁變形，降低基坑開挖風險。