基坑开挖对围护结构及周边地表变形影响的研究.pdf

1742023年9 月岩土工程与勘察江西建材基坑开挖对围护结构及周边地表变形影响的研究欧阳文铁四院（湖北）工程监理咨询有限公司，湖北武汉430058摘要：文中以贵州省贵阳市贵安新区马场科技新城商业综合体项目为例，分析基坑开挖过程中基坑水平位移及竖向位移随基坑开挖深度变化的演变规律，并获取了基坑支护结构应力及周边沉降的数据，验证支护结构的有效性。结果表明，坡顶的水平竖向位移与开挖深度呈正相关关系；支护结构施工后，一定开挖范围内，坡顶水平竖向位移增加幅度有所下降，但后期坡顶水平竖向位移增加幅度又开始加大；锚杆轴力与基坑开挖深度关系不大；沉降量与监测点距基坑中心的距离呈现凸形关系，越靠近基坑中心线位置，地表沉降量越大，直至达到最大。关键词：房屋建筑；基坑工程；围护结构；周边地表；变形中图分类号：TU19文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 9-0 17 4-0 3Study on the Influence of Foundation Pit Excavation on the Deformationof Enclosure Structure and Surrounding SurfaceOuyangWenRailway Si Research Institute(Hubei)Engineering Supervision and Consulting Co.Ltd.,Wuhan,Hubei 430058Abstract:Taking Machang Science and Technology New City commercial complex project in Guian New District,Guiyang City,GuizhouProvince as an example,this paper analyzes the evolution law of horizontal and vertical displacement of foundation pit with the depth offoundation pit excavation during foundation pit excavation,and obtains the data of foundation pit supporting structure stress and surroundingsettlement to verify the effectiveness of the supporting structure.The results show that the horizontal/vertical displacement of slope top ispositively correlated with the excavation depth.After the support structure,the increase amplitude of horizontal/vertical displacement of theslope top decreased in a certain excavation range,but the increase amplitude of horizontal/vertical displacement of the slope top began toincrease again in the later period.The axial force of bolt has little relationship with the excavation depth of foundation pit.There is a convexrelationship between the settlement amount and the distance from the foundation pit.The closer the center line of the foundation pit is,themaximum surface settlement amount is reached.Key words:Building construction;Foundation pit engineering;Enclosure structure;The surrounding surface;Amorphosis0引言近年来，我国城镇化进程不断加快，各式各样的高层建筑不断涌现，地下空间工程持续开发。随着基坑深度越来越大，深基坑开挖技术面临严峻挑战1-2 。更重要的是，旧城改造工程占据城镇化建设较大体量，新基坑开挖必须考虑对周边建筑结构沉降的影响3-4 ,有效的支护结构方式对提升基坑施工质量具有重要作用。目前，国内基坑开挖的安全性保障主要考虑基坑土体性质、支护结构稳定性、基坑底部地下水位影响以及基坑周边变形控制等5-6 。常用的基坑支护主要包括钢筋支撑、混凝土支撑及锚杆支撑。鉴于此，本文结合某商业城基坑开挖工程，分析了基坑水平位移及竖向位移随基坑开挖深度变化的演变规律，获取了基坑支护结构应力及周边沉降数据，验证了该支护结构的有效性。本文研究成果主要为深基坑开挖支护结构形式提供一定参考，助力提高基坑工程的建设质量，以期为房屋建筑工程高质量建设提供有效借鉴。作者简介：欧阳文（19 7 5-），男，湖南嘉禾人，本科，工程师，主要研究方向为房屋建筑工程管理。1工程概况贵州省贵阳市贵安新区马场科技新城商业综合体项目，建筑面积2 0 万m，包括电影院、办公楼、公寓及商铺，地下2 层、地上2 3层，底板采用筏板基础。建筑基坑开挖深度为7 m，基坑支护采用2 道直径2 2 mm的钢筋锚杆，设计长度4.5 5 m，并进行注浆锚固，坡面采用15 0 mm150mm、直径8 mm钢筋网片+10cm厚C25喷射混凝土，顶部设置排水沟。石材幕墙面积总计约4 万m（部分高度超过7 0 m），斜屋面采用钢结构，悬挑4.5m。具体的基坑剖面结构如图1所示。本工程第一道锚杆支撑位于地下1m位置，当基坑开挖到地下2 m时，进行第一道锚杆支撑施工。第二道锚杆支撑位于地下3m位置，当基坑开挖到地下4 m时，进行第二道锚杆支撑施工。本工程监测仪器主要包括XB-110型锚索测力计、电子水准仪和全站仪等。结合周边地形条件，基坑西侧布置了相应的坡顶水平及竖向位移观测点。在距离基坑不远处的道路两旁，根据与基坑中心线的距离，对称布置了沉降监测点。基坑自开挖到结束，各个监测点位置每隔1d实时进行监测，并记录数据。175，2023年9 月岩土工程与勘察江西建材工况TT1.002TTT-12.30图1基坑面结构示意图/m2地质条件（1）杂填土：灰黄色，局部灰色，松散，以黏性土夹碎石、石子为主。压缩性不均且偏高，工程性能较差。（2）淤泥：灰色，流塑，具淤臭味，为近代河道淤积浮泥，压缩性极高，工程性极差。（3）粉质黏土：灰黄色-灰色，可塑，局部软塑，平均值q.=61.3，灵敏度St=1.69。层厚1.6 0 5.40 m，压缩性中等偏高，工程性能一般。（4）粉土：灰黄色-灰色，软塑，局部流塑，平均值qa=52.4，灵敏度St=3.13，为中灵敏性，压缩性中高，工程性能较差。（5）含砾中砂：黄褐-棕褐色，中密，砾石呈次圆状，含量约2 0%左右，夹中砂，局部砾石富集，分布不均匀，层厚0.104.70m，压缩性中等，工程性能良好。3坡顶水平位移与开挖深度演变规律根据实际监测数据，坡顶水平位移随基坑开挖深度变化的演变规律如图2 所示。由图2 可知，坡顶的水平位移与开挖深度呈正相关关系。当基坑开挖至2 m时，进行第一道锚杆支撑施工，坡顶的水平位移达到2.5 mm。第一道锚杆支撑施工完成，加入锚杆支撑之前，坡顶水平位移幅度随基坑开挖深度的增加有所减小7 。这是由于加人锚杆后，基坑侧壁得到了有效支撑，提高了土体抗变形能力，降低了侧壁变形下降的风险。当基坑开挖至4m时，进行第二道锚杆支撑施工。加人支护结构后，一定开挖范围内，坡顶水平位移增加幅度有所下降，但是后期坡顶水平位移增加幅度又开始增加。最后，当基坑开挖结束后，坡顶的水平位移达到13mm，但是该位移值仍然小于规范要求。这表明，本工程基坑支护结构具有有效性。16128402468开挖深度/m图2坡顶水平位移与开挖深度演变规律坡顶竖直位移与开控深度演变规律4坡顶竖直位移与开挖深度演变规律根据实际监测数据，坡顶竖向位移随基坑开挖深度变化的演变规律如图3所示。由图3可知，坡顶竖向位移与开挖深度呈正相关关系。当基坑开挖至2 m时，进行第一道锚杆支撑施工，坡顶的竖向位移达到1.2 mm。第一道锚杆支撑施工完成，加入锚杆支撑之前，坡顶水平位移幅度随基坑开挖深度的增加有所减小。这是由于加入锚杆后，基坑侧壁得到了有效支撑，提高了土体抗变形能力，降低了侧壁竖向变形下降风险。当基坑开挖至4m时，进行第二道锚杆支撑施工。加人锚杆支护结构后，一定开挖范围内，坡顶竖向位移增加幅度有所减小，但是后期又开始增大。最后，当基坑开挖结束，坡顶竖向位移达到14.5mm，但是该位移值仍然小于规范要求。这表明本工程基坑支护结构具有有效性。16128402468开挖深度/m图3坡顶竖向位移与开挖深度演变规律5锚杆轴力与开挖深度演变规律锚杆轴力随基坑开挖深度变化的演变规律如图4所示。由图4可知，锚杆轴力受基坑开挖深度的影响不大，第一道锚杆的轴力存在一定波动，这主要是由于基坑开挖对土体产生了扰动，进而导致锚杆轴力不稳定，大体维持在115 kN；第二道锚杆轴力也存在一定波动，大体维持在15 5 kN，波动的原因同样是基坑开挖对基坑侧壁造成扰动，影响了锚杆轴力的稳定性。120N一1101003579开挖深度/m（a）第一道锚杆轴力176：上接第17 3页）-.岩土工程与勘察2023年9 月江西建材160N二1501403.54.55.56.57.5开挖深度/m（b）第二道锚杆轴力图4锚杆轴力与开挖深度演变规律6基坑周边沉降量分析通过监测数据分析基坑周边土体沉降量，监测测点对称布置，A和D测点布置于基坑左右坑角附近，B和C测点布置于对应基坑中部。根据实际监测数据，基坑开挖后，周边地表沉降量如图5 所示。由图5 可知，沉降量与监测点距基坑中心距离呈现凸形关系，越靠近基坑中心线，地表的沉降量越大，直至达到最大，为15.2 mm，但仍然满足规范要求。上述所有监测数据均表明，本工程锚杆支护结构具备可靠性。1612840AB监测点CD图5基坑周边沉降量7结语数不具有普遍性，因此，该结论存在一定的局限性。需要注意的是，本文试验效果具有实用性和推广性。参考文献【1庄迎春，谢康和，朱益军，等.地层组合对砂土液化的影响分析J岩土力学，2 0 0 3，2 4（6）：9 9 1-9 9 6.2孙吉主，罗新文，高晖.地层结构对砂土液化影响的有效应力动综上所述，本文以贵州省贵阳市贵安新区马场科技新城商业综合体项目为案例，分析了基坑水平位移及竖向位移随基坑开挖深度变化的演变规律，通过曲线走势图进行了直观展示，结合基坑支护结构应力及周边沉降数据，验证了本文所提支护结构的有效性，同时得出如下结论，以期为相关深基坑工程施工提供有益参考。（1）坡顶的水平/竖向位移与基坑开挖深度呈正相关关系。加人第一道锚杆支撑时，坡顶水平/竖向位移幅度随开挖深度增大有所减小；加入第二道支护结构后，一定开挖范围内，坡顶水平/竖向位移增加幅度有所减小，但是后期又开始增大。（2）锚杆轴力受基坑开挖深度的影响不大，第一道锚杆的轴力主要维持在115 kN，第一道锚杆的轴力主要维持在155kN。（3）沉降量、监测点与基坑的距离，两者呈现凸形关系，越靠近基坑中心线位置，地表沉降量越大，直至达到最大值，为15.2 mm。参考文献1】张钦喜，樊绍峰，周予启，深基坑桩锚支护侧土压力反分析及数值模拟J】.岩石力学与工程学报，2 0 0 9（2 8）：32 14-32 2 0.2武崇福，李长洪.深基坑桩锚支护结构桩身内力及土压力试验研究J.施工技术，2 0 12（41）：4-7.3严微，曾友谊，王维说.深基坑桩锚支护变形和内力分析方法探讨J】.重庆大学学报，2 0 0 8（31）：343-348.4欧吉青.某深基坑桩锚支护体系计算方法与结果分析J.南华大学学报，2 0 0 7（2 1）：7 3-7 7.5陈林靖，孙永佳，王志刚.深基坑内撑式支护结构的有限差分算法研究J岩石力学与工程学报，2 0 16（1）：3315-332 1.6钟连祥，陈飞，熊如宗，等.深基坑桩锚支护结构变形分析和数值模拟J.江西理工大学学报，2 0 18（39）：6-10.7】周勇，李康。基于开挖过程的深基坑桩锚支护结构位移的数值模拟分析J.兰州理工大学学报，2 0 18（44）：132-136.力分析J】.岩土力学，2 0 0 6，2 7（5）：7 8 7-7 9 0，7 9 4.3陈国兴，胡庆兴，刘雪珠.关于砂土液化判别的若干意见【J地震工程与工程振动，2 0 0 2，2 2（1）：141-15 1.4杨庆义.PHC管桩对桩间土地层液化影响J】.科学之友，2 0 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