某地鐵車(chē)站深基坑降水開(kāi)挖對(duì)鄰近建筑物變形影響分析

謝穎川， 楊 威， 劉長(zhǎng)玲

（1.河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，河南南陽(yáng) 473000； 2.河南省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州 450014）

隨著地下空間和高層建筑的發(fā)展，深基坑工程已成為巖土工程界關(guān)心的一個(gè)重要課題. 蘭州屬于典型的黃土與濕陷性地區(qū)，地質(zhì)條件較為復(fù)雜、不利［1-4］，如何避免由于地鐵深基坑及開(kāi)挖降水而引起鄰近建筑物和地下管道產(chǎn)生不利變形而開(kāi)裂，已成為一個(gè)重要的研究課題［5-8］. 地鐵深基坑樁撐支護(hù)涉及結(jié)構(gòu)和巖土相互作用的穩(wěn)定和變形問(wèn)題［9-17］，通過(guò)數(shù)值模擬手段對(duì)基坑降水開(kāi)挖過(guò)程中引起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和鄰近建筑物變形規(guī)律進(jìn)行了較深入研究［18-23］. 丁智等［24］對(duì)于基坑開(kāi)挖全階段施工對(duì)鄰近地鐵隧道變形的規(guī)律進(jìn)行了研究. 認(rèn)為基坑開(kāi)挖前期施工和降水均對(duì)地層和鄰近地鐵產(chǎn)生了不容忽視的初始位移影響. 溫科偉等［25］在實(shí)驗(yàn)和原位試驗(yàn)基礎(chǔ)上利用小應(yīng)變硬化土模型研究了基坑在各工況下施工對(duì)下穿地鐵隧道的影響，分析了參數(shù)的物理意義及小應(yīng)變硬化模型的合理性.

以蘭州某地鐵車(chē)站深基坑為背景，對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及鄰近建筑物的水平及豎向位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，并利用三維數(shù)值模擬方法重點(diǎn)研究了蘭州地區(qū)某地鐵車(chē)站深基坑開(kāi)挖降水對(duì)鄰近建筑物的影響，以期為后續(xù)地鐵車(chē)站深基坑開(kāi)挖降水過(guò)程中的施工控制策略提供參考.

1 工程概況及水文地質(zhì)條件

1.1 地鐵站工程結(jié)構(gòu)概況

車(chē)站為換乘站，位于金昌路與慶陽(yáng)路交叉口，全長(zhǎng)745.3 m，主體寬33.8～41.3 m，結(jié)構(gòu)采用地下兩層雙島式形式，與規(guī)劃二號(hào)線同高程、同向同臺(tái)，采用明挖順作法施工. 基坑開(kāi)挖深度20 m左右，該基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻加內(nèi)設(shè)4道鋼支撐的支護(hù)形式，地連墻頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面如圖1所示.

圖1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖Fig.1 Profile of retaining structure of foundation pit

1.2 工程地質(zhì)條件

基坑工程場(chǎng)地在勘探深度40.0 m范圍內(nèi)的地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土(Q)、沖積(Q)卵石以及第三系古-始新統(tǒng)(E1-2)砂巖組成，場(chǎng)地從上到下各地層物理力學(xué)指標(biāo)如表1 所示. 場(chǎng)地地下水主要富存于卵石層，卵石下的砂巖為相對(duì)隔水層，地下水位主要受降水、蒸發(fā)等因素影響，車(chē)站水文地質(zhì)剖面如圖1所示.

表1 車(chē)站主要地層物理力學(xué)參數(shù)Tab.1 Physical parameters of main stratum in station

1.3 工程環(huán)境

車(chē)站基坑處于建筑物密布的地段，周邊建筑物離基坑較近，并且有的建筑物級(jí)別較高. 北側(cè)鄰接市電信局、省公安廳、市廣播電視局駐地以及在建天鴻金運(yùn)城市綜合體；南側(cè)緊鄰蘭州市供電局城關(guān)分局、體育館、國(guó)芳百貨；西南角為電子移動(dòng)大廈，地下兩層且為樁基礎(chǔ). 著重對(duì)南側(cè)“L”型建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)與模擬分析，建筑物南側(cè)距基坑24 m，西側(cè)距基坑23 m，如圖2所示.

圖2 車(chē)站基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖Fig.2 Plan of monitoring points of station foundation pit

2 基坑監(jiān)測(cè)與結(jié)果分析

2.1 監(jiān)測(cè)與內(nèi)容

采用全站儀對(duì)建筑物水平位移、豎向沉降和傾斜量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)點(diǎn)和反射片布置在易觀察且能反應(yīng)實(shí)際變形的位置；利用測(cè)斜儀對(duì)樁體水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)斜管間距20 m左右，布置時(shí)測(cè)斜管與鋼筋籠一同沉入坑底，南北兩側(cè)對(duì)稱布置；樁頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在測(cè)斜孔周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)，與測(cè)斜孔基本同步布置；地面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在鄰近基坑一定范圍內(nèi). 主要的基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及測(cè)點(diǎn)布置如表2和圖2所示.

表2 基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及測(cè)點(diǎn)布置Tab.2 Monitoring project and point layout of foundation pit

2.2 基坑降水分析

繪制SW02 和SW04 兩次水位降深變化如圖3所示，由圖可看出，降水深度隨時(shí)間呈函數(shù)關(guān)系：

圖3 水位降深隨時(shí)間變化圖Fig.3 Water level drop with time

其中：y 為降水深度（m），x 為降水時(shí)間（d），A、B 為函數(shù)系數(shù)；從擬合結(jié)果來(lái)看，兩測(cè)孔實(shí)測(cè)值擬合相關(guān)度達(dá)到0.96 以上，擬合值能正確反映水位降深變化趨勢(shì)，兩測(cè)孔雖然在基坑兩側(cè)的不同位置，但是水位降深變化趨勢(shì)基本一致，由于先用大功率水泵基坑內(nèi)外同時(shí)降水后用輕型井點(diǎn)坑內(nèi)降水方法，降水速率均從0 m/d先增大到10 m/d，后減小到5 m/d，最后趨于0 m/d，由于所測(cè)水位測(cè)孔位于基坑內(nèi)部，是沒(méi)有補(bǔ)償水頭的，所以這里的降水速率與水泵平均抽水速率大致相同；兩測(cè)孔在第3天左右基本達(dá)到第一次預(yù)定降水深度12 m，第3天至第9天水位雖然有起伏，但基本在12 m上下波動(dòng)，這說(shuō)明雖然設(shè)置了地下連續(xù)墻止水帷幕，但由于蘭州紅砂巖地層具有一定的弱透水性，故降水完成后坑底和坑周裂隙是具有一定補(bǔ)償水頭的，仍需用真空輕型井點(diǎn)降水方法對(duì)滲出來(lái)的水進(jìn)行抽降，此降水方案應(yīng)用于此類(lèi)基坑降水是合理的；SW02降水速率略高于SW04，這與監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)及水泵離測(cè)孔遠(yuǎn)近有關(guān)系；第9天對(duì)基坑進(jìn)行第二次降水，兩測(cè)孔水位降深變化趨勢(shì)與第一次降水變化趨勢(shì)一致，呈從零先增大后減小最后趨于零的變化趨勢(shì)，由于第一次降水已將坑外地下水降到卵石層下2 m，降低了坑內(nèi)外水頭差，使坑外向坑內(nèi)滲水速率降低，故兩測(cè)孔第二次降水速率均高于第一次降水速率；兩測(cè)孔第二次前期降水速率基本一致，到后期穩(wěn)定階段同樣是SW02水位略高于SW04水位，這是因?yàn)榍捌诮邓c降水裝置有較大關(guān)系，而到后期穩(wěn)定階段由于基坑北側(cè)離黃河較近，補(bǔ)償水頭比基坑南側(cè)大，故在相同的降水條件下，基坑北側(cè)測(cè)孔水位略高.

2.3 地連墻水平位移監(jiān)測(cè)分析

圖4 測(cè)孔5和測(cè)孔8水平位移監(jiān)測(cè)變化圖Fig.4 Measuring variation diagram of cumulative displacement difference of borehole 5 and 8

具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖4，選取測(cè)孔CX05和CX08的6個(gè)具有代表性時(shí)間點(diǎn)的水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其中位移變化為正值表示向坑內(nèi)移動(dòng). 由圖4可看出以下規(guī)律：①地連墻與鉆孔咬合樁均發(fā)生了指向坑內(nèi)的懸臂型水平位移，但在監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)水平位移變化范圍均在限值以內(nèi)（≤30 mm），滿足基坑降水開(kāi)挖變形控制要求. ②樁頂和樁體位移隨時(shí)間呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，在第一次降水期間樁體水平位移迅速發(fā)展. 如對(duì)于CX05，在2019 年6 月30 日至2019 年7 月2 日集中降水期間，最大水平位移增加了1.8 mm；對(duì)于CX08，在6 月30 日至7月4日集中降水期間，最大水平位移由0 mm增加到3.1 mm，比CX05水平位移大了將近一倍，這說(shuō)明地連墻的水平位移與降水進(jìn)行的程度密切相關(guān)［3］. ③考慮到長(zhǎng)時(shí)間、大深度、大流量的預(yù)降水對(duì)地連墻水平位移將產(chǎn)生較大，基坑降水采用兩次降水的降水方案，在第二道鋼支撐施作完成之后進(jìn)行第二次降水，由圖4可看出，第一次降水（6月30日）時(shí)由于沒(méi)有內(nèi)支撐的限制作用，地連墻側(cè)移變化較明顯，在第二次降水（7月9日）時(shí)，地連墻水平位移沒(méi)有發(fā)生較大突變，這說(shuō)明分次降水和內(nèi)支撐對(duì)地連墻水平位移起到了一定的限制作用. 隨著基坑繼續(xù)開(kāi)挖，坑內(nèi)土體對(duì)支護(hù)樁體的支撐作用減小，而坑外土體對(duì)樁體的擠壓作用相對(duì)增大，由于鋼支撐的施作完成，又使得樁體對(duì)周?chē)馏w支擋作用增大，所以地連墻側(cè)移又呈緩慢增大的變化趨勢(shì). ④CX05與CX08最大水平位移相差不大，均在10 mm左右且都發(fā)生在地下3 m左右，CX08相較于CX05水平位移隨測(cè)孔深度波動(dòng)性更大；⑤采用分次降水方案后，開(kāi)挖對(duì)地連墻側(cè)移影響更大. 如對(duì)于CX05，在7月2日降水完成后，在7月2日至7月9日的開(kāi)挖施工期間，水平位移增大了近7 mm，故在分次降水開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)密切注意開(kāi)挖對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響.

2.4 建筑物沉降監(jiān)測(cè)分析

基坑周?chē)匾越ㄖ^多，降水開(kāi)挖對(duì)建筑物沉降變形有較大影響，建筑物沉降的控制是支護(hù)結(jié)構(gòu)是否合理的關(guān)鍵，因此對(duì)基坑周?chē)ㄖ镒冃芜M(jìn)行監(jiān)測(cè)非常有必要，選取CJ09—CJ18 建筑物沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究（圖5）. 由圖5 可知，建筑物沉降主要發(fā)生在前24 d內(nèi)，期間正是第一次和第二次降水開(kāi)挖階段，降水開(kāi)挖完成后建筑物沉降趨于平穩(wěn)，最后沉降量穩(wěn)定在4 mm左右. 總的來(lái)看，基坑的兩次降水期間，建筑物沉降均發(fā)生了不同程度的突變，最大2 mm 左右，在降水停止后，沉降變形有所回彈，回彈量在1 mm 左右. 如CJ11，在第一次降水開(kāi)挖時(shí)，沉降急劇增大到最大值6.5 mm，降水停止后回彈到4.5 mm，然后第二次降水開(kāi)挖開(kāi)始時(shí)又急劇下降到7.2 mm. 由于含水層自補(bǔ)償導(dǎo)致孔隙水壓力基本恢復(fù)到原始狀態(tài)，停止降水后又有所回彈，直到降水開(kāi)挖結(jié)束，支護(hù)結(jié)構(gòu)施作完成沉降才趨于穩(wěn)定. 由于CJ11和CJ12離基坑較近，降水開(kāi)挖引起的沉降變化較大，最大達(dá)到7.2 mm，但在警戒值以內(nèi)（≤10 mm）. 根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析研究，基坑降水開(kāi)挖對(duì)建筑物沉降變形的影響不可忽略，建筑物沉降主要由以下幾點(diǎn)原因引起：

1）坑內(nèi)坑外同時(shí)降水使得土體有效應(yīng)力減小，引起更遠(yuǎn)處地下水向基坑方向滲流補(bǔ)償損失水頭，離基坑越近測(cè)點(diǎn)沉降越明顯，離基坑越遠(yuǎn)降水對(duì)建筑物沉降影響越小；

2）降水后進(jìn)行基坑開(kāi)挖，由于坑內(nèi)土體對(duì)地連墻的支撐作用減小，導(dǎo)致地連墻向基坑內(nèi)懸臂傾斜發(fā)生側(cè)移，這使得遠(yuǎn)處土體發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)也向坑內(nèi)移動(dòng)，從而引起建筑基礎(chǔ)沉降變形；

3）基坑開(kāi)挖引起坑內(nèi)土體卸荷，坑周土體和圍護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)移動(dòng)，部分土體由于降水影響隨著流體繞過(guò)地連墻向坑內(nèi)移動(dòng)引起坑外土體沉降和坑內(nèi)土體隆起.

圖5 建筑物沉降變化監(jiān)測(cè)圖Fig.5 Building settlement change monitoring map

2.5 建筑物水平位移監(jiān)測(cè)分析

圖6 建筑物水平位移變化監(jiān)測(cè)圖Fig.6 Building horizontal displacement change monitoring map

基坑周?chē)ㄖ飩?cè)移監(jiān)測(cè)是基坑監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容，取鄰近基坑南側(cè)和西側(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，其建筑物側(cè)移隨時(shí)間變化如圖6所示. 由圖6可知，建筑物水平位移朝向基坑，基坑降水開(kāi)挖對(duì)建筑物水平位移整體影響不大，最大位移發(fā)生在SP03、SP04 和SP05 所在位置，達(dá)到3.5 mm，在警戒值以內(nèi)（≤10 mm），對(duì)SP01所在位置影響最小，最大達(dá)到1.5 mm. 由此表明離基坑長(zhǎng)邊和降水井越近，對(duì)建筑物側(cè)移影響越大；而遠(yuǎn)離基坑且離基坑短邊近的那一側(cè)對(duì)建筑物側(cè)移影響較小，這說(shuō)明基坑開(kāi)挖降水過(guò)程中對(duì)周?chē)ㄖ镉绊懢哂幸欢ǖ某叽缧?yīng)和空間效應(yīng)，在基坑開(kāi)挖降水施工過(guò)程中應(yīng)密切注意基坑長(zhǎng)邊附近建筑物的變形. 從變形趨勢(shì)來(lái)看，建筑物側(cè)移呈倒“W”形變化，在第一次和第二次降水的時(shí)候側(cè)移變化率急劇增大，隨著開(kāi)挖的進(jìn)行側(cè)移量達(dá)到峰值，在開(kāi)挖結(jié)束內(nèi)支撐施作完成后側(cè)移有所減小，如SP02，降水開(kāi)挖急劇增大到2.5 mm，隨著內(nèi)支撐施作完成側(cè)移量減小至1.5 mm，然后第二次降水開(kāi)挖側(cè)移量又急劇增加至2.6 mm，最后隨著第三、第四道預(yù)應(yīng)力鋼支撐和底板澆筑完成側(cè)移量趨近于零；建筑物側(cè)移存在急劇變化段和平穩(wěn)段，側(cè)移量在第50 d監(jiān)測(cè)時(shí)基本趨于零而穩(wěn)定，這個(gè)時(shí)段基坑施工基本接近尾聲，支護(hù)主體結(jié)構(gòu)基本完成，對(duì)建筑物影響明顯減小，整個(gè)變形與沉降相同，這說(shuō)明兩者有相似的影響因素，同時(shí)，對(duì)比圖4和圖6，地連墻側(cè)移是建筑物側(cè)移的4倍左右，這表明建筑物距離基坑超過(guò)20 m時(shí)，基坑降水開(kāi)挖對(duì)建筑物側(cè)移的影響是有限的.

3 降水開(kāi)挖數(shù)值模擬分析

3.1 數(shù)值模型建立

由于主要研究基坑降水開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)端頭“L”型建筑物的變形影響，故建模時(shí)不對(duì)通長(zhǎng)基坑進(jìn)行分析，將長(zhǎng)基坑中間段截?cái)嘟⒋笥?倍坑深長(zhǎng)度（111 m）的三維滲流應(yīng)力耦合數(shù)值模型，計(jì)算參數(shù)參照表1. 在數(shù)值模型中，以基坑所在位置低下水位線（-4 m）為標(biāo)準(zhǔn)，將-4 m以下實(shí)體模型四周設(shè)置初始水頭邊界（總水頭值設(shè)為-4 m），將基坑實(shí)體-12 m表面（3D單元面）設(shè)置為第一次降水水頭邊界（壓力水頭值設(shè)為-12 m），將基坑土體-24 m表面（3D單元面）設(shè)置為第二次降水水頭邊界（壓力水頭值設(shè)為-25 m），滲流邊界函數(shù)：

式中：H為降水深度；t為降水時(shí)間，其后水頭一直保持在-24 m.

以200 m×160 m×80 m（長(zhǎng)×寬×高）建立實(shí)體模型如圖7（a）所示，建立支護(hù)結(jié)構(gòu)模型如圖7（b）所示，共形成107 394個(gè)節(jié)點(diǎn)，158 697個(gè)單元. 土體視為連續(xù)介質(zhì)并采用Mohr-Coulomb 本構(gòu)模型，以板單元模擬地連墻，桁架單元模擬鋼內(nèi)撐，植入式梁?jiǎn)卧M立柱，梁?jiǎn)卧M圍檁. 建筑物基礎(chǔ)設(shè)置40 kPa均布荷載，基坑四周除開(kāi)建筑物基礎(chǔ)設(shè)置20 kPa超載. 按施工順序和工況（表3）通過(guò)激活、鈍化網(wǎng)格組實(shí)現(xiàn)基坑降水開(kāi)挖和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置過(guò)程.

圖7 有限元計(jì)算模型Fig.7 Finite element calculation model

表3 主要施工步驟Tab.3 Main construction steps

3.2 降水開(kāi)挖對(duì)建筑物沉降影響分析

第一次降水后（降到地下-16 m）總水頭及建筑物沉降云圖見(jiàn)圖8（a），地下水位在-4 m，降水深度12 m，第一次降水后最小總水頭在-16.8 m左右，第二次降水后（降到地下-30 m），地下水位在-4 m，降水深度24 m，二次降水后最小總水頭在-30 m（圖10（a））. 因此模型降水設(shè)置是基本合理的，能真實(shí)模擬基坑降水開(kāi)挖過(guò)程. 圖8 為基坑分步降水開(kāi)挖引起的建筑物沉降隨建筑物離坑邊距離的變化圖.

圖8 降水開(kāi)挖對(duì)建筑物沉降變形影響云圖Fig.8 Influence of precipitation excavation on settlement deformation of buildings

圖9 降水開(kāi)挖對(duì)建筑物沉降變形影響Fig.9 Influence of precipitation excavation on settlement deformation of buildings

由圖8和圖9可知，降水開(kāi)挖對(duì)建筑物沉降影響是較大的，由于降水引起坑周土體孔隙水壓力減小導(dǎo)致的建筑物固結(jié)沉降不可忽視，且影響范圍較廣，距離坑邊70 m 以外依然有沉降發(fā)生，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置回灌井以減小建筑物沉降. 第一次降水對(duì)建筑物沉降影響最大值達(dá)到5.82 mm，最大沉降發(fā)生在“L”型建筑物長(zhǎng)邊離基坑較近的一角附近，第二次降水開(kāi)挖對(duì)建筑物沉降影響最大值達(dá)到-9.86 mm，最大沉降發(fā)生在“L”型建筑物長(zhǎng)邊離基坑較遠(yuǎn)的一角附近，二次降水開(kāi)挖完成后沉降幾乎趨于穩(wěn)定，直至開(kāi)挖完成后都沒(méi)有大的變化；從圖9的監(jiān)測(cè)和模擬數(shù)據(jù)可以推測(cè)：在建筑物到基坑這段地表是有沉降的，但沉降沒(méi)有達(dá)到最大值. 第一次降水時(shí)，直到離基坑30 m左右沉降達(dá)到最大值，第二次降水時(shí)，直到40 m左右沉降達(dá)到最大值；隨著施工繼續(xù)進(jìn)行，降水開(kāi)挖對(duì)建筑物影響范圍越來(lái)越大，最大沉降值向出現(xiàn)在2倍左右開(kāi)挖深度處. 從圖11（a）看，整體開(kāi)挖完成后，模型邊界沉降量較大，對(duì)在邊界內(nèi)的建筑物沉降還具有一定影響. 從模擬結(jié)果來(lái)看，計(jì)算值略大于實(shí)測(cè)值，模擬的最大沉降值發(fā)生位置遠(yuǎn)于實(shí)測(cè)最大沉降發(fā)生位置.

3.3 降水開(kāi)挖對(duì)建筑物X向位移影響分析

降水開(kāi)挖對(duì)建筑物X 向位移影響如圖10 所示，由圖可知，降水開(kāi)挖對(duì)建筑物X 向位移影響是較小的，第一次降水（圖10（b））最大X 向位移值1.32 mm，最小X 向位移值0.76 mm，只相差0.56 mm；第二次降水（圖10（c））最大X向位移值1.76 mm，最小X向位移值1.13 mm，只相差0.63 mm. 第一次降水最大值出現(xiàn)在“L”型建筑物短邊一側(cè)角點(diǎn)附近（圖10（b）），第二次降水最大值出現(xiàn)在長(zhǎng)短邊相交遠(yuǎn)離基坑的對(duì)角點(diǎn)附近，這與實(shí)測(cè)結(jié)果有一定出入（最大值出現(xiàn)在長(zhǎng)邊一側(cè)，SP03、SP04和SP05所在邊）. 由于前期對(duì)建筑物監(jiān)測(cè)不夠重視，所布測(cè)點(diǎn)偏少，在遠(yuǎn)離基坑的建筑物邊側(cè)監(jiān)測(cè)不夠，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果與模擬結(jié)果不能很好對(duì)比，這為以后類(lèi)似項(xiàng)目測(cè)點(diǎn)布置提供了參考. 但所述項(xiàng)目由于最大X向位移較小，故可認(rèn)為模擬值是能代替監(jiān)測(cè)值對(duì)建筑物X向位移進(jìn)行預(yù)測(cè)的.

圖10 降水開(kāi)挖對(duì)建筑物X向變形影響云圖Fig.10 Cloud pattern of precipitation excavation on X-direction deformation of buildings

3.4 降水開(kāi)挖對(duì)建筑物Y向位移影響分析

圖11所示為降水開(kāi)挖對(duì)建筑物Y向位移影響，由圖可見(jiàn)，建筑物Y向位移沿基坑縱向遞增，在第二次降水開(kāi)挖后最大值遞增到1.74 mm，與X向位移相比，第一次降水Y向最大值低于X向位移最大值，但第二次降水之后最大值基本相等，這說(shuō)明建筑物Y向位移對(duì)降水開(kāi)挖的響應(yīng)更加明顯，但最終影響程度是差不多的，均比較?。粚?duì)于“L”型建筑來(lái)說(shuō)，降水開(kāi)挖對(duì)長(zhǎng)邊影響更為明顯，如圖11（c）和圖11（d），長(zhǎng)邊條帶分區(qū)比較分明，變化較明顯，而短邊就一個(gè)藍(lán)色條帶，說(shuō)明短邊對(duì)降水開(kāi)挖響應(yīng)較遲緩和均勻，這是由于建筑物尺寸效應(yīng)引起的剛度不同導(dǎo)致的結(jié)果（短邊剛度大，抗變形能力更強(qiáng)）. 總的來(lái)說(shuō)，基坑降水開(kāi)挖對(duì)建筑物X 向和Y向位移的影響是較小的.

圖11 降水開(kāi)挖對(duì)建筑物Y向變形影響云圖Fig.11 Cloud pattern of precipitation excavation on Y-direction deformation of buildings

4 結(jié)論

1）基坑分步降水開(kāi)挖條件下，支護(hù)墻位移呈上大下小變化趨勢(shì)，墻頂位移最大，墻底變形最小，在降水時(shí)段內(nèi)水平位移增大速率較快，降水完成后變化趨緩.

2）基坑分步降水開(kāi)挖對(duì)鄰近“L”型建筑物沉降變形影響顯著，降水深度相同且分兩次降水時(shí)，第二次降水開(kāi)挖比第一次降水開(kāi)挖對(duì)“L”型建筑物變形影響大，最大沉降值出現(xiàn)在2倍左右開(kāi)挖深度處.

3）基坑降水開(kāi)挖對(duì)鄰近建筑物的沉降變形影響大于X向和Y向位移的影響，沉降最大值與X向和Y向最大值相差最大達(dá)到一個(gè)數(shù)量級(jí).

4）預(yù)應(yīng)力鋼支撐的施作對(duì)坑周變形和鄰近建筑物的變形有一定的抑制作用，對(duì)于開(kāi)挖深度20 m的基坑在第一次降水開(kāi)挖結(jié)束和第二道預(yù)應(yīng)力鋼支撐施作完成后建筑物變形基本趨于穩(wěn)定，直至開(kāi)挖結(jié)束底板施作完成.

5）數(shù)值模擬結(jié)果變化趨勢(shì)與監(jiān)測(cè)結(jié)果變化趨勢(shì)一致，模擬值略大于實(shí)測(cè)值，在基坑降水開(kāi)挖時(shí)選用Mohr-Coulomb本構(gòu)模型進(jìn)行模擬是偏保守的，這說(shuō)明考慮基坑降水作用使模擬結(jié)果偏于安全.