淺談相鄰雙基坑開(kāi)挖相互影響性狀分析

【摘要】在進(jìn)行基層單獨(dú)開(kāi)挖時(shí)，基坑設(shè)計(jì)施工顯得十分重要，其影響因素需要得到人們的控制，對(duì)開(kāi)挖順序和支護(hù)行為進(jìn)行控制。

【關(guān)鍵詞】相鄰雙基坑開(kāi)挖；影響性狀分析

以某實(shí)際相鄰雙基坑工程為原型利用PLAXIS建立相鄰基坑開(kāi)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(kāi)挖對(duì)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(kāi)挖工序和不同基坑間距分析相鄰基坑開(kāi)挖的影響范圍和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同開(kāi)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(xiàng)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(kāi)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(kāi)挖到-4m、-7m、-10m處各設(shè)置一道道錨桿.B基坑開(kāi)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(zhǎng)30m。土體開(kāi)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(zhǎng)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(jì)算參數(shù)如表2所示。A基坑錨桿采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(dòng)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(jiàn)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(kāi)挖性狀分析

基坑開(kāi)挖面以下網(wǎng)格明顯向上運(yùn)動(dòng)兩基坑兩側(cè)地面均凹向變形。A基坑1號(hào)樁和2號(hào)樁向坑內(nèi)呈懸臂型變形B基坑3號(hào)樁和4號(hào)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(kāi)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(shí)開(kāi)挖對(duì)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(kāi)挖過(guò)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(kāi)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(kāi)挖階段坑底隆起為開(kāi)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(kāi)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(shí)開(kāi)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(kāi)挖到坑底后左側(cè)最大隆起值為0.0021H發(fā)生在距1號(hào)樁1.33H處。

圖（b）表明B基坑在第一層開(kāi)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(kāi)挖階段坑底隆起為開(kāi)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(kāi)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(kāi)挖到坑底后右側(cè)最大隆起值為0.0021H發(fā)生在4號(hào)樁左側(cè)0.64H處。

總結(jié)：

（1）相鄰基坑開(kāi)挖卸荷對(duì)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(kāi)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(shí)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(wèn)題，可能會(huì)出現(xiàn)隆起的狀況，相鄰基坑開(kāi)挖影響降低。基坑間距在40～60m時(shí)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(shí)開(kāi)挖時(shí)基坑間距的影響范圍為2.5～3.0。

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

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

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

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周偉，攀鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司，四川攀枝花。