基于深大基坑首层盆式开挖对基坑变形影响分析

郭 娜马宁涛（周口科技职业学院 建筑系 河南 周口 466000 上海浦岗建设工程有限公司 技术负责人 上海市 闵行区 浦江镇 0)

基于深大基坑首层盆式开挖对基坑变形影响分析

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（1周口科技职业学院 建筑系 河南 周口 466000 2上海浦岗建设工程有限公司 技术负责人 上海市 闵行区 浦江镇 201112)

随着经济的不断发展，大型地下工程的数量呈现出逐渐增加的趋势。深大基坑施工在大型地下工程中占据着极其重要的地位。与其他基坑相比，深大基坑的首层盆式开挖对基坑变形方面的要求更高。本文对基于深大基坑首层盆式开挖对基坑变形的影响进行分析。

深大基坑；首层盆式开挖；基坑变形

前言：大型地下工程数量的增加意味着深大基坑工程数量的增加。在深大基坑的施工现场周围，通常存在着地下管线及容易发生变形的建筑物等，这些干扰的存在为深大基坑工程的施工带来了一定的难度。由于深大基坑的首层盆式开挖的墙体入土程度较大，因此需要对基坑形变进行有效控制。

1 逆作法施工技术

1.1 逆作法施工技术的概念

逆作法施工技术是建筑基坑支护中的一种技术。逆作法施工技术可以通过对地下建筑结构存在的自身抗力的合理利用，实现对基坑的支护。在运用逆作法施工技术进行施工的过程中，需要对梁板与柱之间、梁板与墙之间的节点问题加以重视，这些节点会对建筑物结构是否协调等方面产生一定的影响[1]。

1.2 逆作法施工技术的种类

根据基坑支撑方式的不同，可以将逆作法施工分为部分逆作法、半逆作法以及全逆作法三种。

1.3 逆作法施工技术的优点

将逆作法施工应用到工程中，能够有效地缩短工程的工期、节约工程的成本、提升施工效率、对基坑变形进行有效控制。由于逆作法施工技术的这些优点，它常常被用于软土地区的深大基坑工程中。

2 将逆作法施工技术应用到深大基坑首层盆式开挖中

将逆作法施工应用到软土地区的深大基坑工程中时，当工程的地下梁板结构施工结束之后，需要运用暗挖的方式进行下层土方的开挖工作，暗挖的方式会降低工程的工作效率，且挖土的工作环境较差，因此，可以采用盆式开挖的方式完成深大基坑首层土方的开挖工作。深大基坑首层盆式开挖需要将工程施工对周围环境的影响降至最低水平。将逆作法施工技术应用到深大基坑首层盆式开挖中，由于墙体的入土深度相对较大，因此就基坑而言，应该对变形进行有效控制。在制定深大基坑首层盆式开挖方案的过程中，需要充分考虑工程的水文地质条件、基坑平面尺寸以及施工方法等因素的影响。为了提升工程的施工效率，可以在保护环境的前提下，尽量增加盆式开挖的土方量，这种做法会对预留土堤宽度、盆中开挖深度等因素的确定提供合理的依据[2]。

3 深大基坑首层盆式开挖对基坑变形的影响

以上海中心裙房深大基坑工程为例，对深大基坑首层盆式开挖对基坑变形的影响进行研究。

3.1 上海中心裙房深大基坑工程

上海中心裙房深大基坑工程的总体方案是裙房逆作与主楼顺作相结合。上海中心裙房地下室所采用的施工方法是逆作法施工，它的围护结构是地下连续墙，上海中心裙房地下室的开挖深度是27.2m，地下室墙的深度是48m。上海中心裙房深大基坑的首层开挖方式是盆式明挖，为了避免或较少裙房施工对主楼施工的影响，运用分块开挖的方式，当土方开挖工作结束之后，要使用混凝土垫层进行跟进。上海中心裙房施工的时间处于地下公共通道结构施工结束之后[3]。

3.2 上海中心裙房深大基坑工程的水文地质条件

上海中心裙房深大基坑工程的土壤是由砂土、饱和黏性土以及粉性土组成的，这种土壤具有分层分布的特点。深度小于24m的土壤主要是由黏土组成的，该施工现场的土壤具有灵敏度高、压缩性高、含水率高以及强度低等特点，这些特点会对上海中心裙房深大基坑工程的施工产生不良影响。根据埋藏条件可以将施工现场的地下水分成承压水和浅层潜水。在上海中心裙房深大基坑工程施工的过程中，基坑外部的潜水情况变化幅度较小，它的埋深范围处在1.5-3.5m之间[4]。

3.3 对上海中心裙房深大基坑的分析模型进行计算

3.1.1 确定土体计算参数

在上海中心裙房深大基坑工程中，施工现场的粉制黏土、淤泥质粉制黏土、淤泥质黏土等土层中都是以黏土为主的，对此，可以选用修正剑桥本构模型，结合施工现场的地质情况勘查报告中的相关数据确定土地的计算参数。就-3粉砂土层、-2粉砂土层以及-1砂质粉土土层而言，需要运用M-C模型，确定出土体的计算参数。

3.1.2 确定接触面参数和支护结构参数

二维快速拉格朗日法中的接触面是无厚度双面接触面单元，这种物厚度双面接触面单元需要服从拉伸破坏准则和库伦剪切破坏准则；二维快速拉格朗日法提供了7种不同的支护结构单元，这些支护结构单元包含实体单元、梁单元、岩石锚杆单元等。上海中心裙房深大基坑工程的地下连续墙的模拟是通过实体单元和梁单元实现的。

3.4 上海中心裙房深大基坑工程的计算结果分析

3.4.1 工程的不同地墙刚度与地墙简化方式对墙体侧移的影响

就悬臂开挖而言，分别运用梁单元和实体单元完成对墙体的模拟的过程中，会产生一定的差异，这种差异的产生原因是，在深大基坑的开挖过程中，墙体的后测表面会受到开挖侧隆起土体向上摩擦力以及其他土体向下摩擦力的影响。当选择梁单元对连续墙进行模拟时，由于墙没有厚度，虽然有摩擦力的产生，却不会产生弯矩；就实体单元而言，开挖侧隆起土体与其他土地对连续墙产生的向上和向下的作用力会因为墙体的中和轴产生弯矩，这种弯矩会将墙后水平应力引发的弯矩中和掉。随着墙体厚度的不断增加，墙体侧移不断减小，但减小幅度相对较小。随着工程基坑开挖深度的不断增加，墙体侧移的最大值也不算增大。就深大基坑首层盆式开挖而言，当墙体厚度处于0.8-1.6m之间时，墙体厚度的变化不会对基坑变形产生明显的影响。在对墙体进行模拟计算的过程中，与运用实体单元对墙体进行模拟相比，梁单元对墙体进行模拟的计算结果更大，其偏大范围处在10%-21%之间。为了有效考虑土体对连续墙摩擦力的作用，最好选择实体单元完成对工程中连续墙的模拟[5]。

3.4.2 工程盆边预留土堤尺寸对基坑变形的影响

盆边预留土堤的作用主要包含以下两种：第一种是通过对土堤下部土体竖向应力的提升，促使土堤下部土体产生的被动土压力增加，进而对围护墙埋入段的侧向位移进行控制；第二种是通过水平抗侧压力的产生，实现对围护墙侧移的有效控制。随着土堤宽度数值的不断降低，土堤的水平抗侧压力也呈现出缓慢降低的趋势。当土堤宽度达到20时，土堤水平抗侧压力处于最小值。但土地抗侧压力并不会随着土堤宽度的增加发生增加。如果盆边预留土堤的宽度为0，当对这部分土堤进行挖除时，会引发较大幅度的基坑变形。因此可以说，盆边预留土堤具有较强的控制墙体变形作用[6]。

结论：随着大型地下工程数量的不断增加，人们对深大基坑工程的重视程度越来越高。本文以上海中心裙房深大基坑工程为例，对上海中心裙房深大基坑的分析模型进行计算，并对工程的不同地墙刚度和简化方式对墙体侧移的影响、工程盆边预留土堤尺寸对基坑变形的影响进行分析。

[1]龚剑,王旭军,赵锡宏. 深大基坑首层盆式开挖对基坑变形影响分析[J]. 岩土力学,2013,02:439-448.

[2]王旭军. 上海中心大厦裙房深大基坑变形特性及盆式开挖技术研究[D].同济大学,2014.

[3]徐中华. 上海地区支护结构与主体地下结构相结合的深基坑变形性状研究[D].上海交通大学,2007.

[4]刘栋. 超深大基坑开挖对紧邻既有地铁隧道的影响分析[D].北京交通大学,2014.

[5]赫名然. 深大基坑几何尺寸对地铁结构变形影响分析[D].北京交通大学,2015.

[6]芦友明. 深基坑开挖对邻近建筑物基础的影响研究[D].南昌航空大学,2013.

TU75

B

1007-6344（2016）06-0237-01

郭娜（1988.11-），女，汉族，河南省周口市，硕士学位，助理工程师，研究方向：土木工程。

马宁涛（1988.5-），男，汉族，河南省濮阳市，硕士学位，助理工程师，研究方向：结构工程。