基坑开挖对临近建筑物的影响分析

潘久荣 袁运波

(江西理工大学，江西 南昌 330013)

基坑开挖对临近建筑物的影响分析

潘久荣 袁运波

(江西理工大学，江西 南昌 330013)

以具体工程为背景，基于连续介质快速拉格朗日差分法的计算程序FLAC3D，对基坑不同开挖秩序的数值分析结果进行了对比，并提出了合理的开挖方案，为实际工程的设计施工提供有利的参考。

开挖次序，基坑，临近建筑物，数值分析

0 引言

深基坑开挖过程中土体卸荷作用使土体初始应力发生改变，引起周围土体扰动，导致临近建筑物发生变形。基础不均匀沉降是造成建筑物结构破坏的主导因素，在基坑的施工过程中如何减小临近建筑物的不均匀沉降显得很重要。本文分析了基坑不同开挖秩序对建筑物不均匀沉降程度的影响，为今后的基坑开挖施工提供指导。

1 工程概况

南昌市八一馆地铁站为“十”字换乘模式，东西段长约155 m，东端长约50 m，宽约30 m，深17 m，西端长约42 m，宽约37 m，深17 m，车站围护结构采用0.8 m厚连续墙。 南北方向车站基坑长约170 m，宽约22 m，深24 m，车站采用1 m厚的连续墙作为主体围护。建筑物位于该地铁车站的东北方向，主楼25层，裙楼4层，为钢筋混凝土结构，有2层地下室。围护结构：φ850 mm灌注桩，桩长6.3 m～6.5 m，桩底标高9.5 m，桩底位于圆砾层。图1为该车站位置图。土层参数如表1所示。

2 建立模型

2.1 计算的模型及边界约束

本计算采用理想弹塑性本构模型，模拟因施工扰动土体对建筑物沉降影响。该模型所要模拟的受影响建筑物在该地铁车站的东北方向，紧挨基坑的东段和北段。受施工影响的建筑物实际高76 m，长为34 m，宽为26 m。依据实际数据采用计算程序FLAC3D进行建模，模型所模拟的影响范围为地铁基坑周围100 m范围内的土体。

表1 土层参数

2.2 开挖秩序及基坑开挖过程

本文在不考虑地下水位的前提条件下，采用两种开挖秩序：秩序一：先对基坑东段进行开挖再对基坑北段开挖；秩序二：先对基坑北段进行开挖再对基坑南段进行开挖。对比分析不同施工顺序下，建筑物的沉降变形情况。为了模拟基坑工程现场施工，东西方向的基坑开挖模拟分三步进行，开挖深度分别为6 m，5 m，6 m。南北纵向基坑分四步进行开挖，开挖深度为6 m，5 m，6 m，7 m。

基坑开挖过程模拟：1)在边界约束的条件下，对土体只受重力条件下进行初始应力计算；2)加载地连墙、建筑物后，进行计算；3)对整个模型单元和节点的速度和位移清零，保存计算文件；4)按照秩序一的顺序分7步开挖，每步都要计算；5)接着第3)步，按照秩序二的顺序分7步开挖，每步都要计算。

2.3 模拟监测点布置

为了得到临近建筑物的沉降变形数值，需要对建筑物进行合理的布置监测点。由于本工程的基坑形状是“十”字形，布置的监测点如图2所示。布置监测点1，5分别位于建筑物底部对角处，监测点2，4位于南北边中间，监测点3，6分别位于东西边中间。

3 数值模拟计算结果分析

通过数值模拟得到不同开挖秩序的沉降值，研究两种开挖秩序对建筑物不均匀沉降的影响。先要找出建筑物受最大不均匀沉降的位置， 本文作了三组差异沉降及建筑物的地基倾斜值：监测点2，4之间的差异沉降(建筑物长边方向)；监测点3，6之间的差异沉降(建筑物短边方向)；监测点1，5之间(建筑物一对角边方向)。通过对比分析各开挖秩序下建筑物的地基最终倾斜值，作出差异沉降曲线图，选择最优开挖秩序。将各监测点值统计如表2所示。

表2 秩序一及秩序二情况下各监测点差异沉降值 mm

通过以上沉降数据可以得到建筑物最终倾斜值见表3，表3中的倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。

根据《建筑地基基础设计规范》可知模拟的建筑物高76 m，因此建筑物地基允许的最大倾斜率为0.002 5，由表3可知两种秩序的结果都符合要求。短边方向上的倾斜率都要比对角边及长边方向大。根据短边方向的差异沉降绘出图3。

表3 建筑物最终差异沉降及倾斜值

4 结语

1)基坑开挖深度不大时，建筑物的差异沉降很小，几乎为零，基础没有出现明显的倾斜；当开挖深度加大，建筑物远离基坑的一侧沉降要比靠近基坑的一侧更快些；基坑开挖到后期，远离基坑一侧的沉降要比靠近基坑一侧的沉降更小，可以判断建筑物整体向基坑方向倾斜。2)基坑开挖较浅时，建筑物的差异沉降较小，之后逐渐变大，建筑物靠近基坑一侧的沉降速度反而较远离的一侧速度小了，随着基坑开挖深度的增加，远离基坑的一侧沉降速度比靠近基坑的一侧更小，最后达到平衡，停止沉降，趋于稳定，建筑物基础最终大致向北段基坑倾斜。3)开挖秩序一的建筑物差异沉降曲线比较平稳，开挖过程中，差异沉降值几乎要比开挖秩序二小，且最终差异沉降开挖秩序一比开挖秩序二小9 mm左右。这说明开挖秩序一比开挖秩序二更合理。

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Research on different excavation order impact the surrounding building

PAN Jiu-rong YUAN Yun-bo

(Jiangxi University of Technology, Nanchang 330013, China)

Taking some project as some background, the paper undertakes the comparison of the numeric analysis results of the sequence for the excavations of the foundation pit based on the calculation program FLAC3Dof the continuous medium speed Lagrangian difference method, and points out some reasonable excavation scheme, so as to provide some reference for the design construction of some projects.

excavation sequence, foundation pit, surrounding building, numeric analysis

1009-6825(2014)36-0078-02

2014-10-15

潘久荣(1986- ),男，硕士，助理工程师； 袁运波(1964- )，男，高级工程师

TU463

A