軟土地區深大基坑開挖對既有高架線路影響分析

成 巧

（南京南大巖土工程技術有限公司，江蘇 南京 210000）

現階段，對于此類因基坑開挖對周邊環境造成的影響分析，常用也是最有效的方法是采用數值模擬分析。本文結合具體工程實例，采用修正摩爾-庫倫模型，對軟土地區深大基坑開挖對既有高架線路影響進行了分析預測。

1 工程概況

擬建項目位于江蘇省東南部某市，該項目距離鄰近高架線路結構外輪廓線約31 m，距離高架線路基礎承臺邊約37 m。該項目設四層地下室，地下室基坑開挖面積約9 000 m2，基坑周長約380 m?；哟竺娣e挖深為16.80 m。

其中基坑開挖影響范圍各土層分布情況簡述如下：

（1） 層填土，人工填土，灰色、灰黃色，厚度為0.80～2.20 m，平均為1.28 m，填土層表層為新近1～2年回填，填土層下部為自然形成，填齡大于10年。

（2） 2層浜土，分布于暗浜區，含多量有機質及腐殖物，厚度為0.60～2.50 m。

（3） 層黏土，褐黃、灰黃色，上部呈可塑狀態，下部呈軟塑狀態，厚度為0.30～2.20 m。

（4） 層淤泥質粉質黏土，灰色，呈流塑狀態，厚度為3.70～7.70 m。

（5） 層粉質黏土，厚度為3.00～5.40 m，呈硬塑～可塑。

（6） 層粉土夾粉質黏土，厚度為7.70～12.20 m，稍密。

（7） 層粉質黏土，灰色，厚度為10.80～12.70 m，軟塑～可塑。

（8） 1層粉質黏土，厚度為13.00～15.90 m，軟塑～可塑狀態。

（9） 2-1層粉質黏土夾粉土，厚度為7.00～9.90 m，可塑。

（10） 2-2層粉質黏土，厚度為7.60～12.70 m，可塑。

（11） 2-3層粉質黏土夾粉砂，厚度為2.70～6.30 m，可塑。

對基坑影響較大的地下水為潛水和微承壓水。潛水穩定水位埋深一般在0.20～1.30 m之間，⑤層微承壓水穩定水位埋深為2.85～2.97 m。

基坑支護設計采用Φ1 100@1 300灌注樁加三道鋼筋混凝土支撐，灌注樁樁底埋深35.9 m。基坑外側采用單排Φ850@600三軸水泥土攪拌樁止水，樁長25 m；內側采用管井降水。

2 計算模型建立

2.1 基本規定

根據本工程的實際情況和特點，采用MIDAS GTS三維有限元分析，并作如下假定：

（1） 將土層簡化為水平層狀分布的彈塑性材料，本構模型采用修正摩爾-庫倫模型。

（2） 模型的左右邊界分別施加水平位移約束，底部施加水平和豎向位移約束，頂面自由。

（3） 地層模型根據巖土工程勘察報告由7層土簡化合并為填土、淤泥質粉質黏土、粉質黏土、粉土夾粉質黏土、粉質黏土、1層粉質黏土和砂層組成。

（4） 根據工程經驗和理論分析，所取土體范圍長×寬×深為340 m×330 m×100 m。

2.2 計算參數（表1）

表1 土體參數表

2.3 網格劃分

總體有限元網格和高架線路網格分別如圖1和圖2所示。整體模型共有64 735個單元，48 354個節點。

圖1 模型網格總體劃分圖

圖2 高架線路樁基網格劃分圖

3 計算結果及分析

為提高計算的效率，高架線路采用基礎承臺作為位移計算對象。如此考慮的計算結果也是偏于安全的。

3.1 高架線路水平位移計算結果

高架線路水平位移云圖如圖3所示。

圖3 高架線路水平位移云圖

基坑開挖至坑底時，軌道交通基礎的最大位移為4.8 mm。產生最大位移的承臺位于基坑中部，位移為4.8～3.8 mm，其余承臺位移為0.9～3.5 mm。

3.2 高架線路豎向位移計算結果

高架線路豎向位移云圖如圖4所示。

圖4 高架線路豎向位移云圖

基坑開挖至坑底時，軌道交通基礎的最大位移為3.4 mm。產生最大位移的承臺位于基坑邊天橋基礎處，位移為3.4～1.0 mm，其余承臺位移小于1 mm。

數值模擬計算結果顯示，采用現有基坑支護設計方案，基坑開挖過程引起既有高架線路變形較小，基本不影響高架線路的正常運營。