深基坑開(kāi)挖中“坑中坑”問(wèn)題及影響因素研究

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1、2013年8月第8期城市道橋與防洪科技研究339深基坑開(kāi)挖中“坑中坑”問(wèn)題及影響因素研究史?，?上海申元巖土工程有限公司，上海市200040)摘要：“坑中坑”現(xiàn)象在基坑工程中普遍存在，但目前關(guān)于這一問(wèn)題的理論研究開(kāi)展有限，設(shè)計(jì)人員僅憑經(jīng)驗(yàn)確定其影響范圍，不少工程事故就是由于未對(duì)“坑中坑”進(jìn)行合理設(shè)計(jì)或施工失誤所致。該文分析了某工程因不按照設(shè)計(jì)工況開(kāi)挖，導(dǎo)致開(kāi)挖“坑中坑”時(shí)發(fā)生較大變形。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)大型有限元軟件ABAQUS對(duì)“坑中坑”進(jìn)行了定性分析；并通過(guò)簡(jiǎn)化模型，用已有的彈性力學(xué)解答給出了粗淺的量化結(jié)論。關(guān)鍵詞：基坑；坑中坑；有限元；半空間問(wèn)題中圖分類(lèi)

2、號(hào)：F045．32文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—7716(2013)08-0339-05“坑中坑”影響，穩(wěn)定性、嵌固深度驗(yàn)算考慮相當(dāng)于0引言1．0～1-3倍開(kāi)挖深度范圍以?xún)?nèi)“坑中坑的影響。建筑基坑中因存在集水井、電梯井等局部落(2)(沿基坑走向，下同)寬度1m左右的單樁深區(qū)或由于對(duì)地下室功能的不同需求而形成“坑承臺(tái)，可不考慮對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，基坑計(jì)算深度中坑”的現(xiàn)象?，F(xiàn)行的基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)范中并未給取底板墊層底深度。出“坑中坑”的相關(guān)設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)人員僅憑經(jīng)驗(yàn)(3)寬度約3m以?xún)?nèi)的兩樁承臺(tái)，承臺(tái)范圍基確定其影響范圍。不少工程事故就是由于對(duì)“坑中坑計(jì)算深度取

3、承臺(tái)厚度1／2～2／3位置的深度，坑坑”未引起足夠的重視所導(dǎo)致，輕者導(dǎo)致工程樁偏底土層性質(zhì)好取低值，反之取高值。位，以及對(duì)周邊環(huán)境造成較大的影響，重者導(dǎo)致基(4)寬度約5m以?xún)?nèi)的三樁承臺(tái)，承臺(tái)范圍基坑失穩(wěn)坍塌?？佑?jì)算深度取承臺(tái)厚度(自上而下)2／3～3／4位置集水井及電梯井為較常見(jiàn)的“坑中坑”，其平的深度。面尺寸較小，常見(jiàn)落深在3m以?xún)?nèi)。有一部分“坑(5)(沿基坑走向)四樁的大承臺(tái)(寬度約5m中坑”離開(kāi)基坑邊壁有相當(dāng)?shù)木嚯x，對(duì)于這種情以上)，承臺(tái)范圍基坑計(jì)算深度取承臺(tái)厚度底深度。況，無(wú)需考慮對(duì)原基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，只對(duì)“坑(6)若“坑中坑”與支護(hù)結(jié)構(gòu)有一定距

4、離，取中坑”單獨(dú)進(jìn)行處理，深度不大時(shí)可直接放坡開(kāi)“坑中坑”底按垂直夾角45。+，2(為土層內(nèi)摩．．挖，深度較大時(shí)，可在其周邊打設(shè)水泥攪拌樁或土擦角)與支護(hù)結(jié)構(gòu)交點(diǎn)位置深度(且不小于開(kāi)挖深釘，并在坑底進(jìn)行壓密注漿處理，防止地下水滲度)；當(dāng)距離進(jìn)一步加大時(shí)，僅穩(wěn)定性計(jì)算和嵌固流，以便在干燥的環(huán)境中進(jìn)行施工。還有一部分深度計(jì)算取上述深度?！翱又锌印迸c基坑邊距離較近，對(duì)于這種情況，不僅本文首先對(duì)一工程實(shí)例進(jìn)行分析，采用有限需要對(duì)“坑中坑”進(jìn)行圍護(hù)，且需對(duì)原有的圍護(hù)結(jié)元程序模擬“坑中坑”對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，再構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，如加大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的截面積、增加其長(zhǎng)對(duì)其影響因素進(jìn)

5、行正交分析。度等。有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于塔樓與裙房的地下室1“坑中坑"影響分析功能不同或是地鐵車(chē)站選址正好位于地下車(chē)庫(kù)中，造成“坑中坑”落深近10m，且平面尺寸也有相當(dāng)1．1工程案例的規(guī)模，對(duì)于這類(lèi)情況，應(yīng)單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。某工程位于寧波市鄞州區(qū)東錢(qián)湖鎮(zhèn)，建筑用目前，對(duì)于“坑中坑”的研究主要包括下述兩途為綜合服務(wù)樓及地下車(chē)庫(kù)。結(jié)構(gòu)±0．0相當(dāng)于黃方面的內(nèi)容：一是距離基坑圍護(hù)邊線(xiàn)為多少時(shí)，可海高程3．70m，自然地面約為黃海高程3．4m，則不考慮“坑中坑”對(duì)圍護(hù)的影響；二是如何確定“坑相對(duì)標(biāo)高一0．3m。工程樁為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。中坑”影響范圍內(nèi)的基坑開(kāi)挖深

6、度。吳銘炳等Ⅲ根基坑計(jì)算深度根據(jù)承臺(tái)及地梁墊層底標(biāo)高確據(jù)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐，提出了下述幾點(diǎn)關(guān)于“坑中定，開(kāi)挖深度約5．75m，電梯井落深為2．5～3．1m?？印钡脑O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：基坑開(kāi)挖面積約2875m，周長(zhǎng)約為246m?；?1)支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算主要考慮基坑周邊的開(kāi)挖范圍內(nèi)的主要土層物理力學(xué)參數(shù)如表1所列。收稿日期：2013—06—05該基坑具有如下特點(diǎn)：作者簡(jiǎn)介：史?，?1981一)，女，浙江寧波人，工程師，博士，從(1)開(kāi)挖深度較淺，電梯井落深較大，開(kāi)挖面事巖土工程設(shè)計(jì)與研究工作。340科技研究城市道橋與防洪2013年8月第8期表1土的物理力學(xué)參數(shù)表圖2基坑監(jiān)測(cè)

7、點(diǎn)布置圖積較小，屬于二級(jí)基坑。(2)基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)以粘土及淤泥質(zhì)粘土為主；四個(gè)電梯井離開(kāi)基坑圍護(hù)邊線(xiàn)約914m，該基坑底部為淤泥質(zhì)粘土，土質(zhì)較差，抗剪強(qiáng)度低。距離雖然滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)中常規(guī)的安全距離取值要(3)基坑內(nèi)及周邊建筑工程樁為預(yù)應(yīng)力管樁，求，即若局部落深區(qū)與圍護(hù)邊線(xiàn)的距離大于2．5h圍護(hù)樁擬采用沉管灌注樁，均為擠土樁，且數(shù)量較(h為落深區(qū)深度)，可不考慮基坑和內(nèi)部落深區(qū)之多，對(duì)土體擾動(dòng)較大。間的相互影響。但在該工程施工過(guò)程中，由于未澆(4)場(chǎng)地南側(cè)為在建三期別墅，施工通道位于注最東側(cè)電梯井圍檁便進(jìn)行開(kāi)挖，導(dǎo)致電梯井區(qū)南側(cè)，東側(cè)為道路，基坑施工過(guò)程中需綜合

8、考慮周域出現(xiàn)大范圍的變形過(guò)大。深層土體位移觀測(cè)孔邊環(huán)