对软土地区相邻基坑开挖的变形探讨

□文/陈维静

对软土地区相邻基坑开挖的变形探讨

□文/陈维静

文章针对天津市滨海新区软土地区相邻深基坑开挖的工程实例,采用三维空间有限元分析的方法,研究基坑在同时开挖施工时相互作用下的变形机理，为相似地质条件下多个基坑围护结构开挖时优化设计提供参考依据。

有限元；软土地区；相邻基坑；开挖；变形

随着城市建设速度加快，工程中深基坑数量不断增加，在软土地区如何减小多个基坑开挖时相互影响日趋重要。因此，在掌握工程场地地质条件的基础上，科学分析与评价地块相邻基坑施工的影响程度，以制定相应施工措施及对策，是保证工程项目得以顺利实施的前提，对其研究分析非常必要。

1　工程概况

本工程位于天津滨海天碱商业区。该项目工艺设计为全地下式泵站，雨污水合建泵站及附属用房均位于地面以下。雨污水合建泵站基坑总长53.41 m、宽53.20 m，现状地面高程2.00 m，基坑底高程为-10.34 m、基坑深度为12.34 m，基坑支护面积2 655.38 m2，采用钢筋混凝土冠梁加钢筋混凝土圆环形支撑的支护方式。附属用房基坑长42.30m、宽29.40m、高11.1m，板顶覆土厚度1.0 m，现状地面高程2.1 m，基坑底高程-6.4m，基坑深度8.5m，基坑面积1523m2。泵站与附属用房基坑之间距离4.4m，见图1。

图1　平面布置

2　分析原理

采用三维空间有限元分析时，建立目标支撑体系有限元模型，土体压力作用作为外部力施加，从而简化模型。

1）土压力见图2。

图2　水平荷载标准值计算

2）约束条件。基坑围护结构支撑边界条件约束采用土弹簧模拟，用刚度系数来体现，见图3。

图3　边界约束

3　地质情况

场地土层参数见表1，计算时土压力采用水土合算方式，土体参数采用直剪快剪指标标准值。

表1　土层参数

4　分析过程

采用ABAQ US三维岩土分析软件，建立三维模型进行分析计算，见图4和图5。

图4　泵站施工完成后防护桩累计竖向变形

图5　附属用房施工完成后防护桩累计竖向变形

根据三维有限元数值模拟分析，考虑附属用房基坑施工时对泵站基坑围护结构及支撑体系的影响，其主要结论如下。

1）相邻两个基坑即泵站基坑与附属用房基坑单独开挖，互不影响。

泵站基坑围护结构水平变形最大为43.5 mm；三维空间有限元分析围护结构水平变形最大为27.4mm。

2）考虑附属用房基坑施工时对泵站基坑围护结构的影响。二维平面有限元分析基坑围护结构水平变形：同时开挖时泵站围护结构西侧变形为28.2 mm，东侧为45.1mm；三维空间有限元分析考虑附属用房基坑开挖时泵站东侧土压力作用发生衰减，其水平变形为29.3 mm。

综上所述，在考虑附属用房基坑开挖对泵站基坑围护结构的影响作用时，对泵站基坑支护桩结构变形增加幅度较小，约为7%。结合本工程基坑围护结构及支撑体系设计安全储备，影响幅度在允许范围之内，结构属于安全的。

5　结论

通过以上数据的对比，可以得出以下结论：相邻基坑开挖时较浅基坑的开挖对于较基坑围护结构的变形有一定的影响。当仅开挖较深基坑时，由于基坑两侧土体强度相当，两侧基坑围护结构的变形相当；而当较浅基坑开挖时，由于两基坑之间的土体受到扰动，较深基坑西侧土体强度明显衰减，这就使得较深基坑两侧土体强度一侧强，一侧弱，基坑围护结构明显向小基坑侧移动，这样使得较深基坑西侧的围护结构位移相对减小，东侧围护结构位移增加。

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[3]吴华，郑刚.考虑空间效应的基坑开挖及数值模拟[J].低温建筑技术，2007，（2）：85-87.

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.02.011

□TU753

□C

□1008-3197（2015）02-28-02

□2015-01-08

□陈维静/女，1982年出生，工程师，天津城建设计院有限公司，从事水工结构、基坑支护的设计研究工作。