相邻深大基坑同步施工的相互影响研究

发表时间:2020/5/28   来源:《工程管理前沿》2020年第7期   作者:黄舜 郑志龙 刘浩男 黎庚祠
[导读] 对于相邻基坑施工产生相互影响的研究具有非常重要的理论和实际意义。
        摘要:目前,对两个或者多个相邻基坑开挖产生相互影响的理论研究和实测数据还较少,由于相邻基坑开挖产生的相互影响,使支护结构的受力,变形和周围环境的影响变得更加复杂。城市地区建筑密集,必然存在相邻基坑在同一时期施工的情况。因此,对于相邻基坑施工产生相互影响的研究具有非常重要的理论和实际意义。
关键词:深大基坑;相邻;相互影响
1 引言
        城市地区施工场地狭小,邻近地区经常有需要保护的建筑物或者地铁隧道等,对基坑的稳定性和位移控制要求很高。城市地区高层建筑密度很大,容易造成密集的基坑群施工,必然会遇上两个甚至多个基坑在同一时期进行开挖施工的情况。相邻基坑开挖的受力方式与基坑单独开挖有较大的差异,对支护结构受力和周围土体变形有叠加影响。在基坑的设计施工阶段必须考虑相邻基坑开挖产生的相互影响,其影响因素有基坑的尺寸、支护方式和相邻基坑的距离等。由于相邻基坑开挖产生的相互影响,使支护结构的受力,变形和周围环境的影响变得更加复杂。
2相邻深大基坑同步施工分期
        群基坑基坑群设计、施工、管理的主要难点体现在:土压力、支撑力不平衡;基坑多道支撑标高不一致带来相互影响;桩基、开挖施工时对邻近已开挖基坑造成影响;各基坑不同步拆撑带来的二次不平衡问题;各区域施工堆场布置对基坑群安全的影响;基坑群区域内施工通道的整体规划;相邻地下室之间地下通道的围护衔接;基坑的整体漂移问题;区域内基坑开挖和降水带来沉降问题。相邻基坑同步开挖,对基坑间土体沉降、支护桩位移和基坑坑底隆起均产生影响。基坑间距的大小决定影响的强弱。将基坑间距分别取为20m、30m、40m、50m和60m研究基坑间距对开挖性状的影响。由于A基坑和B基坑宽度均较大,在不同间距情况下基坑开挖对相邻基坑远端支护桩变形的影响均很小。由图1显示的开挖到坑底后1号桩和4号桩水平位移图可以看出。

图1


         图2将同一基坑的坑底隆起曲线和近端支护桩位移曲线整合为一张图表说明基坑间距对坑底隆起和近端支护桩水平位移的影响。基坑间距增大,相邻基坑开挖卸荷作用减弱。当基坑间距较小时,2号桩和3号桩的水平位移随着基坑间距的增大而增大,当基坑间距增大到40m以后,2号桩和3号桩的水平位移变化减小,趋于相等。基坑间距在20~ 40m变化时,近端支护桩位移增大幅度较大,随着间距呈线性变化。基坑间距在40~60m变化时,近端支护桩位移增大幅度逐渐减小。
        从两基坑的坑底隆起曲线同样可以看出,间距不同对远端坑底隆起几乎没有什么影响。近端坑底隆起则随基坑间距增大而增大,基坑间距在20~40m变化时,
靠近相邻基坑一侧坑底隆起增大幅度较大。基坑间距在40~ 60m变化时,基坑坑底隆起增大幅度逐渐减小。
可以认为两基坑同时开挖时,基坑间距的影响范围为40m左右。A基坑的开挖深度为12m, B基坑的开挖深度为15.5m。因此,相邻基坑的相互影响范围为2.5~3倍基坑开挖深度。图2中,基坑间距为20m时,2号桩最大水平位移为20.6mm,近端坑底最大隆起量为19.8mm。基坑间距为60m时,2号桩最大水平位移为44.8mm,近端坑底最大隆起量为23.6mm.支护桩水平位移增大幅度为117.5%。坑底隆起增大幅度为19.2%。图2中,基坑间距为20m时,3号桩最大水平位移为31mm,近端坑底最大隆起量为25.3mm。基坑间距为60m时,3号桩最大水平位移为47.6mm,近端坑底最大隆起量为30.3mm。支护桩水平位移增大幅度为53.5%。坑底隆起增大幅度为19.8%。由支护桩位移变化幅度和近端坑底隆起变化幅度可以看出,基坑间距对坑底隆起的影响要小于对支护结构的影响。

        图2
        由图3中支护桩最大水平位移与基坑间距关系曲线同样可以看出,由于基坑宽度较大,基坑间距对远端支护桩位移没有影响。近端支护桩位移随着基坑间距的增大而增大。基坑间距到达60m后,近端支护桩水平位移小于远端,这是由于在开挖分析中考虑基坑降水作用,基坑间土体水位随开挖降水步骤近似水平降低,水位降低减小了主动区土体侧压力,桩身位移减小。基坑远端土体水位以排水井为中心呈漏斗状,地下水位高于中间土体,开挖引起的位移较大。


图3

3 总结
   两个相邻基坑的施工,最不利的工况即先挖的基坑开挖到坑底后尚未浇注底板,后开挖的基坑就开始开挖。后开挖的基坑对先开挖的基坑会有单侧减小荷载的作用,因此造成先开挖的基坑整体向后挖侧移动。这种相互影响程度有赖于中间分隔墙宽度的选取。
参考文献
[1]王卫东,徐中华,王建华.上海地区深基坑周边地表变形性状实测统计分析[].岩土工程学报, 2011, 33(1I): 1659-1666.
[2]张抗寒,陈锦剑,王建华,杜毅.紧邻基坑同步施工下坑间隧道的变形特性,上海交通大学学报,2013,1538-1546
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