软土地区复杂超深相邻基坑交叉施工影响研究_王绎栋.pdf

1引言随着城市建设的飞速发展，地下空间开发越来越深，单次开挖面积也越来越大，基坑工程越来越趋于复杂化，两个甚至更多个相邻基坑同步或交叉施工的情况出现得愈加频繁。与单基坑相比，相邻基坑同步或交叉施工的相互作用关系错综复杂，目前许多学者对此展开了研究。丁智等1通过对杭州某相邻基坑监测数据的分析，发现后基坑的开挖会增大先基坑支撑轴力；陈小雨等2基于理论推导及有限元模拟，大致确定了相邻基坑相互影响范围；戴斌等3采用有限元软件研究了相邻基坑间不同留土宽度对围护墙后土压力分布的影响规律，并提出了合理的留土宽度取值范围。本文以宁波软土地区某两个超深相邻3层地下室为例，通过分析实测数据并结合有限元模拟，探究了相邻基坑交叉施工对原基坑的影响规律，可供类似工程设计和施工监测参考、借鉴。2工程案例2.1工程概况本项目位于宁波市东部新城核心区，周边环境极为复杂。北侧南侧为现状道路；南侧距已运行的轨道交通1号线车站仅15 m；东侧地下室侧壁距红线约3.58.5 m，红线外为规划道路，再往东为宁波中心项目，距离与本工程约28 m，该项目E区基坑尚未开挖，与本项目存在交叉施工情况，其余区域均在进行上部结构施工。三维全景图如图1所示。【作者简介】王绎栋（1991），男，浙江宁波人，工程师，从事岩土工程检测及监测研究。软土地区复杂超深相邻基坑交叉施工影响研究Study on Influence of Cross Construction of Super Deep AdjacentFoundation Pit in Soft Soil Area王绎栋1，陈文刚2，贺增吉1，刘静1（1.浙江华展工程研究设计院有限公司，浙江 宁波 315012；2.陕西甬盛岩土工程有限公司宁波分公司 浙江 宁波 315012）WANG Yi-dong1，CHEN Wen-gang2，HE Zeng-ji1，LIU Jing1（1.Zhejiang Huazhan Instinute of Engineering Research Design,Ningbo 315012,China;2.Shaanxi Yongsheng Geotechnical Engineering Co.Ltd.Ningbo Branch,Ningbo 315012,China）【摘要】以宁波软土地区某两个超深相邻基坑交叉施工为工程背景，通过分析相邻侧与非相邻侧的监测数据，探究了相邻基坑交叉施工对原基坑的影响规律，发现相邻基坑开挖会引起相邻侧围护结构位移减小，地表沉降量增大。结合有限元模拟，将模拟结果与实测结果进行对比，围护结构水平位移基本吻合，地表沉降量存在一定偏差，建议增加相邻侧地表竖向位移监测点。【Abstract】This paper takes the cross construction of two ultra-deep adjacent foundation pits in Ningbo soft soil area as the engineeringbackground.By analyzing the monitoring data of the adjacent side and the non-adjacent side,the influence of the cross construction of adja-cent foundation pits on the original foundation pit is explored.It is found that the excavation of adjacent foundation pits will cause the dis-placement of the adjacent side retaining structure to decrease and the surface settlement to increase.Combined with the finite element simu-lation,the simulation results are compared with the measured results.The horizontal displacement of the retaining structure is basically con-sistent,and there is a certain deviation in the surface settlement.It is recommended to increase the vertical displacement monitoring pointson the adjacent side.【关键词】软土地区；深基坑；相邻基坑；交叉施工；有限元分析【Keywords】soft soil area;deep foundation pit;adjacent foundation pits;cross construction;finite element analysis【中图分类号】TU753【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）06-0041-04【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.012Engineering Design of the Ground基础工程设计41Construction&DesignForProject工程建设与设计图 1三维全景图本项目基坑形状整体呈梯形，北侧长约70 m、南侧长约163 m、南北侧距离约440 m；占地总面积为74457 m2，总建筑面积为141 559.75 m2。整体设有23层地下室，开挖深度最深为15.9 m，2层地下室区域开挖深度为10.411.4 m。为减小基坑开挖对周边环境造成的影响，竖向支护体系均采用地下连续墙结合钢筋混凝土内支撑的形式。E区基坑开挖面积约8 350 m2，设有3层整体地下室，基坑周圈计算开挖深度约15.8525.7 m，核心筒与周圈高差约6.0 m，深度远超一般的3层地下室深度。竖向支护体系采用地下连续墙结合4道钢筋混凝土内支撑的形式，核心筒区域采用钻孔灌注桩结合1道钢筋混凝土内支撑的形式。2.2地质条件地质剖面详见图2，基坑开挖影响范围内土层自上至下依次为：1-1杂填土、1-2黏土、2-1淤泥质黏土、2-2淤泥质粉质黏土、2-3淤泥质黏土、3粉土夹粉质黏土、4-1淤泥质粉质黏土、5-1粉质黏土、5-2粉土夹粉质黏土、6-1粉土夹粉质黏土及6-2黏土。围护结构底主要位于6-1粉土夹粉质黏土及6-2黏土层。由于基坑开挖范围内以淤泥质土为主，土性较差，为减少围护结构变形，在基坑内增加被动区土体加固4：坑底以下7 m采用850 mm600 mm三轴搅拌桩进行强加固，水泥掺量为20%；坑底至第二道支撑底采用850 mm600 mm三轴搅拌桩进行弱加固，水泥掺量为10%。2.3相邻基坑交叉施工工况由于本工程地下室开挖面积超大，开挖深度超深，且周边环境较为复杂，为减小基坑开挖对周边环境影响，采用“分区跳仓”开挖，“分区实施”的方案，如图3所示：第一阶段施工A1区与B1区，第二阶段施工B2区与B3区，第三阶段施工A2区与C1区，最后施工C2与C3区。a第一阶段b第二阶段c第三阶段d第四阶段图 3基坑分区实施流程图当B1区基坑开挖至第二道支撑底时，东侧E区基坑开始施工，施工工况如表1所示。3相邻基坑交叉施工监测结果分析3.1基坑围护结构变形分析相邻侧与非相邻侧围护结构水平位移随深度变化曲线如图 2典型工程地质剖面图42图4所示，此时B1坑已开挖至坑底，E坑正在开挖第二层土。从图4中可以发现，相邻侧与非相邻侧围护结构水平位移均先随深度增加而变大，在坑底深度附近达到最大值，之后随深度增加而减小。对比相邻侧与非相邻侧两条曲线，相邻侧围护结构在地面下17 m处达到最大位移64.68 mm，非相邻侧围护结构在地面下16 m处达到最大位移67.95 mm，可见受相邻基坑土体开挖卸载影响，相邻侧围护结构上受到的土压力减小，水平位移随之减小，这与胡敏云等5-6学者发现的规律一致。图 4围护结构水平位移图3.2基坑周边地表沉降分析图5所示为相邻侧与非相邻侧地表沉降曲线图，从图5中可以看出，非相邻侧地表沉降在距离基坑3 m处达到最大沉降19.93 mm，相邻侧地表沉降在距离基坑9 m处达到最大沉降28.03 mm。图6所示为相邻侧测点D2-1与非相邻侧测点D5-1的时沉曲线图，从图6中可以发现，当B1基坑开始开挖相邻侧E基坑尚未开挖时，相邻侧地表沉降量要略小于非相邻侧地表沉降量，而当相邻侧E基坑开始开挖后，相邻侧地表沉降量急剧增大，说明临近土体的卸载对地表沉降影响巨大。图 5周边地表沉降曲线图图 6周边地表时沉曲线图4相邻基坑交叉施工有限元模拟分析4.1模型建立为深入探究相邻基坑交叉施工对原基坑的影响，采用Plaxis 2D有限元模拟软件进行模拟分析，根据工程概况建立相邻基坑模型，网格划分如图7所示。B1基坑深16 m，宽65 m，E基坑3层区域深19 m，最深区域深25 m，宽93 m，两个基坑间距65 m。模型边界按5倍基坑深度取值，整体尺寸为400 m80 m。图 7相邻基坑网格划分图为方便建模，将力学参数相近的土层合并为同一土层，模型土层的重度、强度及渗透系数取值参照地勘参数，其余参数选取参照软土地区HS模型的取值经验7-8。4.2结果分析图8为数值模拟得到B1坑相邻侧与非相邻侧的围护结工期/dB1 区基坑E 区基坑030开挖第一层土3060架设第一道支撑，开挖第二层土6090架设第二道支撑，开挖第三层土开挖第一层土90120架设第三道支撑，开挖至坑底架设第一道支撑，开挖第二层土120150浇筑底板，向上拆除支撑，浇筑 B2板、B1 板、顶板架设第二道支撑，开挖第三层土150180架设第三道支撑，开挖第四层土180210架设第四道支撑，开挖至坑底表 1施工工况表Engineering Design of the Ground基础工程设计43Construction&DesignForProject工程建设与设计【收稿日期】2022-11-15构水平位移随深度的变化曲线，此时工况为B1坑架设第三道支撑，开挖至坑底，E坑架设第一道支撑，开挖第二层土。从图8中可以看出，随着相邻超深基坑的开挖，相邻侧的围护结构水平位移要小于非相邻侧的围护结构水平位移，相邻侧围护结构在地面下15.5 m处达到最大位移66.69 mm，非相邻侧围护结构在地面下15.5 m处达到最大位移70.42 mm，这与实测所得规律基本一致。图 8围护结构水平位移图图9为相同工况下B1坑相邻侧与非相邻侧的周边地表沉降量与距基坑边距离的关系曲线。从图9中可以看出，两条曲线均在距基坑大约13 m，即0.8H（H为基坑深度）达到最大沉降值，非相邻侧地表最大沉降为23.78 mm，相邻侧地表最大沉降为30.95 mm。随着相邻基坑的开挖，非相邻侧地表沉降曲线呈现为单峰形状，而相邻侧的地表沉降曲线呈现出双峰形状，且相邻侧地表沉降量始终要大于非相邻侧地表沉降量，说明相邻基坑间的地表沉降量叠加了两侧基坑开挖引起的地表沉降量。图 9周边地表沉降曲线图将围护结构最大水平位移及周边地表最大沉降实测值与模拟值进行对比，可以发现围护结构最大水平位移实测值为模拟值的96%97%，而周边地表最大沉降实测值仅为模拟值的84%90%。说明该模型能较好地模拟了围护结构的变形，而由于周边地表竖向位移监测点布置较少，无法完全反映周边地表沉降变化情况，故模拟值与实测值有一定差异。5结论通过分析宁波市软土地区相邻超深基坑交叉施工监测数据，并结合有限元模拟结果，综合整个设计与施工过程，可得到以下结论和建议。1）相邻基坑的开挖会引起相邻侧围护结构水平位移减小，相邻侧最大水平位移比非相邻侧最大水平位移小5%。2）相邻基坑的开挖会引起相邻侧土体沉降叠加，实测结果显示相邻侧最大土体沉降量比非相邻侧最大土体沉降量大40%，模拟结果显示相邻侧最大土体沉降量比非相邻侧最大土体沉降量大30%。3）深大基坑工程采用分区分块开挖、支护结构加强、增加被动区土体加固等措施可有效控制软土地区相邻基坑交叉施工影响。4）相邻侧距坑边1.5H范围内地表沉降量较大，目前布设的监测点过少无法得到最大沉降量从而及时预警，建议在该范围内增多监测点的布设。【参考文献】1丁智，王金艳，周勇，等.邻近基坑同步施工相互影响实测分析J.土木工程学报，2015，48(增 2)：124-130.2陈小雨，袁静，胡敏云，等.相邻深大基坑安全距离理论分析与数值模拟J.地下空间与工程学报，2019，15(5)：1557-1564,1572.3戴斌，胡耘，王惠生.上海地区相邻基坑同步开挖影响分析与实践J.岩土工程学报，2021，43(增 2)：129-132.4赵永洪，鲍志杰，姬耀斌.邻近地铁边深基坑工程设计与施工实践J.浙江建筑，2020，37(6)：31-35.5胡敏云，寿树德，袁静，等.软土相邻基坑支护结构受力影响特征及机理研究J.浙江工业大学学报，2022，50(1)：111-118.6陈文祥，王武杰，彭帆.软土地区相邻深大基坑同期施工的影响分析J.地基处理，2022，4(4)：329-335.7王卫东，王浩然，徐中华.基坑开挖数值分析中土体硬化模型参数的试验研究J.岩土力学，2012，33(8)：2283-2290.8杨兰强，周立波，夏雯，等.宁波软土地区基坑数值计算中HS模型参数试验研究J.隧道建设(中英文)，2018，38(6)：954-962.44