某基坑开挖对邻近轨道附加变形的影响

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翻新时间：2013-12-17

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某基坑开挖对邻近轨道附加变形的影响

［摘要］通过对基坑开挖引起的变形分析的实例介绍，阐述了基础支护开挖弹塑性有限计算方法及原理，得出了计算模型及计算结果。

［关键词］基坑开挖；有限元；附加变形

1 概况1.1 基坑概况

场地标高：工程±0.00 相当于挖+4.30，自然地面相对标高为- 0.90。

基坑开挖深度：根据上海众谊建筑设计有限公司所提供的设计资料，本工程地铁侧基坑开挖深度为 4.95 m。

基坑支护类型：基坑地铁侧挡土采用Ф700@1000 钻孔灌注桩，桩底埋深 13 m。灌注桩外围采用 4 排 Ф700 双轴搅拌桩作为止水帷幕，桩底埋深 13 m：地铁侧设一道斜抛钢撑，撑于中部先行开挖形成的底板上。基坑地铁侧设置双轴搅拌桩墩式加固。

1.2 邻近轨道交通设施概况

场地东侧西藏南路下有轨道交通 M8 线区间隧道穿过，商业会所基坑邻近隧道，区间隧道边距围护体边约 11.5 m。隧道顶埋深约 10 m(隧道中心埋深约 13 m)。基坑开挖大体量的卸载，将会对地铁区间 @道产生一定的附加变形影响，因此，需对基坑卸载的附加变形影响进行预估分析。

2 地质条件

本工程土层的物理力学性质如表 1 所示。

3 基坑支扩开挖弹塑性有限元计算分析及结果［1～3］

3.1 计算方法及原理

为了较准确的反映基坑开挖卸载对地铁区间隧道产生的附加变形影响，计算分析采用了平面弹塑性有限元分析方法，以便模拟基坑围护体系与土体间的相互作用，土体自身的弹塑性特点，以及实际开挖工程等非线性因素。以距隧道最近处的基坑剖面为计算结果来评估附加影响。

建模范围为基坑及周围约 50 m 空间范围内的土体，根据以往工程经验和实测数据，以及工程的规模，范围已基本满足模拟土体的半无限体特性。

土体采用 Mohr- Coulomb(M- C)材料模式来模拟，Mohr- Coulomb 材料模式可较好的模拟土体的弹塑性及相关特性。

围护体及隧道均通过输入等效的 EA 及 n 等参数来模拟其力学特性。通过输入合理的接触面参数来模拟结构物与土体的接触非线性。计算中考虑了地下水的渗流影响，考虑了土体初始固结沉降及初始应力的影响。通过分荷载步求解来模拟施工工程。计算模型的网格划分为六节点三角形单元。部分计算参数由以往大量同类工程实测数据反分析求得。

3.2 计算模型及计算结果经有限元计算分析，基坑卸载开挖对轨道交通 M1 线区间隧道产生的附加变形影响的计算结果为：最大水平位移 5.92 mm，最大竖向位移5.71 mm，最大总位移 8.15 mm。

4 应用效果

经计算复核，基坑开挖卸载后，对邻近轨道交通 M8 线区间隧道附加变形影响预估值为 8.15 mm。基坑开挖后，实际变形为 5.3 mm。本工程基坑开挖卸载后对轨道交通 M8 线区间隧道产生一定的附加变形影响，卸载后坑底隆起对变形隧道影响后，邻地铁侧采用放坡、设抛撑来控制变形保护地铁隧道。为保护地铁设施特采用如下措施：

（1）邻地铁侧的坑底进行加固，由墩式分块加固改为裙边式整体加固。

（2）抛撑的设置改为设置水平支撑以有效控制变形。

（3）邻地铁侧采用 Ф700@1000 钻孔灌注桩刚度进行加强。

（4）施工中应采取一定的措施控制 4 排 Ф700双轴搅拌桩的施工的挤土扰动对地铁隧道的影响，将双轴搅拌桩改为挤土效应相对较小的 SMW工法搅拌桩，从而减小了搅拌桩施工对地铁隧道的影响。

（5）本基坑平行地铁长度约 60 m，结合底板后浇带分块开挖基坑施工底板，从而减小一次性大面积开挖卸载对地铁隧道产生的附加变形影响。

［参考文献］［2］JGJ120- 99,建筑基础工程技术规程［S］.