淺談相鄰雙基坑開挖相互影響性狀分析

【摘要】在進(jìn)行基層單獨開挖時，基坑設(shè)計施工顯得十分重要，其影響因素需要得到人們的控制，對開挖順序和支護(hù)行為進(jìn)行控制。

【關(guān)鍵詞】相鄰雙基坑開挖；影響性狀分析

以某實際相鄰雙基坑工程為原型利用PLAXIS建立相鄰基坑開挖的二維模型采用HS土體本構(gòu)模型分析相鄰基坑同步開挖對土體位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形與內(nèi)力的影響考慮不同開挖工序和不同基坑間距分析相鄰基坑開挖的影響范圍和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同開挖工序下的變形特征。

1、工程概況

本工程根據(jù)四川某基坑項目進(jìn)行解析，詳細(xì)狀況如下所述：相鄰基坑A和B坑平面形狀接近相似，兩基坑之間距離20m地下水位為地表下-4m處土層沿高度分布。B基坑右側(cè)交通量較大故其右側(cè)考慮10～20m處施加10kPa的交通荷載。A基坑開挖深度為12m基坑存在放坡比例設(shè)為3：4。采用雙排H700x300型鋼+3道錨索的支撐形式土體開挖到-4m、-7m、-10m處各設(shè)置一道道錨桿.B基坑開挖深度為15.5m支護(hù)結(jié)構(gòu)采用排樁+內(nèi)支撐的形式排樁采用 Φ1200@1500鉆孔灌注樁樁長30m。土體開挖到-2.35、-8.35、-12.75m處各設(shè)置一道水平支撐。

2、二維模型建立

采用PLAXIS建立二維有限元模型。二維模型長420m高60m.A基坑H型鋼、放坡支護(hù)和B基坑排樁均采用剛度等效方法模擬為地下連續(xù)墻等效后計算參數(shù)如表2所示。A基坑錨桿采用點對點錨桿模擬自由段土工格柵模擬錨固段錨桿自由段軸向剛度EA為6x105kN m-1錨固段彈性模量E為3x107kNm-2錨固體直徑D為0.16m側(cè)摩阻力Ttopmax為150kNm-1鋼管斜撐軸向剛度為5x106 kNm-1。B基坑采用C30鋼筋混凝土內(nèi)支撐截面為0.8m*1.2m內(nèi)支撐立柱為鋼結(jié)構(gòu)箱型桿件截面為0.32mx0.32m。在PLAXIS模型底部施加固定約束水平和豎直方向均固定兩側(cè)豎直邊界施加滑動約束水平方向固定豎直方向自由。土體參數(shù)采用不排水指標(biāo)泊松比vur=0.49。土體本構(gòu)模型采用HS模型參考應(yīng)力pref取100kPa。土層其它本構(gòu)參數(shù)詳見表一。其中：h為土層厚度Y為土的重度k為滲透系數(shù)Eref為三軸加載模量Eref為切線壓縮模量Eref為卸載—再加載模量m為模量應(yīng)力相關(guān)冪指數(shù)R。

3、相鄰基坑同步開挖性狀分析

基坑開挖面以下網(wǎng)格明顯向上運動兩基坑兩側(cè)地面均凹向變形。A基坑1號樁和2號樁向坑內(nèi)呈懸臂型變形B基坑3號樁和4號樁向坑內(nèi)凸向變形。地面沉降呈凹槽型A基坑左側(cè)地面最大沉降發(fā)生位置為0.75H最大沉降值為0.0048H（H為基坑開挖深度）。B基坑右側(cè)10～20m范圍考慮10kPa的交通荷載最大沉降發(fā)生在距基坑邊緣0.97H最大沉降值為0.0051H。兩基坑間地面最大沉降發(fā)生在兩基坑的中間位置最大值為0.0074H。這是由于相鄰基坑同時開挖對基坑間土體沉降產(chǎn)生疊加影響導(dǎo)致基坑間土體的沉降大于兩側(cè)基坑地面沉降。下圖為開挖過程中A基坑和B基坑的坑底隆起曲線。圖（a）表明A基坑在第一層開挖階段坑底中間部分隆起較小兩側(cè)圍護(hù)墻向坑內(nèi)變形圍護(hù)墻附近土體隆起量大于中間土體。第二層和第三層開挖階段坑底隆起為開挖卸載產(chǎn)生的彈性變形隆起呈中間大兩邊小的“；鍋底”；型。第四層開挖階段左側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形進(jìn)一步擠壓坑內(nèi)土體使坑底土體發(fā)生塑性變形隆起量大幅度增加。由于兩基坑同時開挖引起的卸荷作用導(dǎo)致A基坑右側(cè)隆起量小于左側(cè)。開挖到坑底后左側(cè)最大隆起值為0.0021H發(fā)生在距1號樁1.33H處。

圖（b）表明B基坑在第一層開挖階段坑底最大隆起出現(xiàn)在右側(cè)從左至右逐漸增大。第二層和第三層開挖階段坑底隆起為開挖卸載產(chǎn)生的彈性變形隆起曲線呈中間大兩邊小的“鍋底”型。第四層開挖階段右側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形進(jìn)一步擠壓坑內(nèi)土體使坑底土體發(fā)生塑性變形隆起量大幅度增加。開挖到坑底后右側(cè)最大隆起值為0.0021H發(fā)生在4號樁左側(cè)0.64H處。

總結(jié)：

（1）相鄰基坑開挖卸荷對遠(yuǎn)端圍護(hù)結(jié)構(gòu)和坑底隆起影響很小近端圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移和坑底隆起小于遠(yuǎn)端。相鄰基坑中間地面受相鄰基坑開挖沉降疊加影響沉降量大于基坑另一側(cè)地面沉降量。

（2）基坑間距在20～40m時相鄰基坑間地面沉降值最大沉降疊加影響最大。相鄰基坑的面積值需要進(jìn)行確定，沉降要符合標(biāo)準(zhǔn)，附近周圍變形和基坑底部的發(fā)生問題，可能會出現(xiàn)隆起的狀況，相鄰基坑開挖影響降低。基坑間距在40～60m時卸荷影響減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和坑底隆起趨于穩(wěn)定。本研究認(rèn)為兩基坑同時開挖時基坑間距的影響范圍為2.5～3.0。

（3）相鄰基坑不同步開挖后開挖基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移整體偏向先開挖基坑方向.先開挖基坑超前開挖越多基坑近端圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移與單獨開挖情況差別越小而后開挖基坑近端圍護(hù)結(jié)構(gòu)與單獨開挖情況差別越大同步開挖情況介于兩者之間。

（4）加強對開挖尺面以及相鄰的基坑進(jìn)行控制。開挖順序首選同步開挖，其次是先開挖支撐剛度大的基坑最后為先開挖支撐剛度小的基坑。

（5）后開挖基坑開挖時使先開挖基坑向后開挖基坑方向移動，水平支撐剛度較小基坑移動程度大于水平支撐剛度較大基坑。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉兵，曉琳，張全勝.淺談基坑開挖相關(guān)影響計算分析[J].理工學(xué)院，2016年23期.

[2]張雪仗，王羅.連續(xù)基坑開挖對相鄰基坑的變形影響分析[J].廣州大學(xué)學(xué)報（黑板報），2017年02期.

[3]韓玲，張韶涵，王偉杰.淺談土耳其內(nèi)壩基坑開挖[J].國際資訊，2017年18期.

[4]梁崗志，皇遠(yuǎn)，楊珊珊.淺談地下工程中基坑項目分析[J].河南新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2017年02期.

[5]王建繁，劉珊英.深基坑開挖采用作業(yè)施工的探討[J].鄭州大學(xué)，2017年04期. 作者簡介：

周偉，攀鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司，四川攀枝花。