淺談相鄰雙基坑開挖相互影響性狀分析

【摘要】在進行基層單獨開挖時，基坑設計施工顯得十分重要，其影響因素需要得到人們的控制，對開挖順序和支護行為進行控制。

【關鍵詞】相鄰雙基坑開挖；影響性狀分析

以某實際相鄰雙基坑工程為原型利用PLAXIS建立相鄰基坑開挖的二維模型采用HS土體本構模型分析相鄰基坑同步開挖對土體位移、支護結構變形與內力的影響考慮不同開挖工序和不同基坑間距分析相鄰基坑開挖的影響范圍和基坑支護結構在不同開挖工序下的變形特征。

1、工程概況

本工程根據四川某基坑項目進行解析，詳細狀況如下所述：相鄰基坑A和B坑平面形狀接近相似，兩基坑之間距離20m地下水位為地表下-4m處土層沿高度分布。B基坑右側交通量較大故其右側考慮10～20m處施加10kPa的交通荷載。A基坑開挖深度為12m基坑存在放坡比例設為3：4。采用雙排H700x300型鋼+3道錨索的支撐形式土體開挖到-4m、-7m、-10m處各設置一道道錨桿.B基坑開挖深度為15.5m支護結構采用排樁+內支撐的形式排樁采用 Φ1200@1500鉆孔灌注樁樁長30m。土體開挖到-2.35、-8.35、-12.75m處各設置一道水平支撐。

2、二維模型建立

采用PLAXIS建立二維有限元模型。二維模型長420m高60m.A基坑H型鋼、放坡支護和B基坑排樁均采用剛度等效方法模擬為地下連續墻等效后計算參數如表2所示。A基坑錨桿采用點對點錨桿模擬自由段土工格柵模擬錨固段錨桿自由段軸向剛度EA為6x105kN m-1錨固段彈性模量E為3x107kNm-2錨固體直徑D為0.16m側摩阻力Ttopmax為150kNm-1鋼管斜撐軸向剛度為5x106 kNm-1。B基坑采用C30鋼筋混凝土內支撐截面為0.8m*1.2m內支撐立柱為鋼結構箱型桿件截面為0.32mx0.32m。在PLAXIS模型底部施加固定約束水平和豎直方向均固定兩側豎直邊界施加滑動約束水平方向固定豎直方向自由。土體參數采用不排水指標泊松比vur=0.49。土體本構模型采用HS模型參考應力pref取100kPa。土層其它本構參數詳見表一。其中：h為土層厚度Y為土的重度k為滲透系數Eref為三軸加載模量Eref為切線壓縮模量Eref為卸載—再加載模量m為模量應力相關冪指數R。

3、相鄰基坑同步開挖性狀分析

基坑開挖面以下網格明顯向上運動兩基坑兩側地面均凹向變形。A基坑1號樁和2號樁向坑內呈懸臂型變形B基坑3號樁和4號樁向坑內凸向變形。地面沉降呈凹槽型A基坑左側地面最大沉降發生位置為0.75H最大沉降值為0.0048H（H為基坑開挖深度）。B基坑右側10～20m范圍考慮10kPa的交通荷載最大沉降發生在距基坑邊緣0.97H最大沉降值為0.0051H。兩基坑間地面最大沉降發生在兩基坑的中間位置最大值為0.0074H。這是由于相鄰基坑同時開挖對基坑間土體沉降產生疊加影響導致基坑間土體的沉降大于兩側基坑地面沉降。下圖為開挖過程中A基坑和B基坑的坑底隆起曲線。圖（a）表明A基坑在第一層開挖階段坑底中間部分隆起較小兩側圍護墻向坑內變形圍護墻附近土體隆起量大于中間土體。第二層和第三層開挖階段坑底隆起為開挖卸載產生的彈性變形隆起呈中間大兩邊小的“；鍋底”；型。第四層開挖階段左側圍護結構向基坑內變形進一步擠壓坑內土體使坑底土體發生塑性變形隆起量大幅度增加。由于兩基坑同時開挖引起的卸荷作用導致A基坑右側隆起量小于左側。開挖到坑底后左側最大隆起值為0.0021H發生在距1號樁1.33H處。

圖（b）表明B基坑在第一層開挖階段坑底最大隆起出現在右側從左至右逐漸增大。第二層和第三層開挖階段坑底隆起為開挖卸載產生的彈性變形隆起曲線呈中間大兩邊小的“鍋底”型。第四層開挖階段右側圍護結構向基坑內變形進一步擠壓坑內土體使坑底土體發生塑性變形隆起量大幅度增加。開挖到坑底后右側最大隆起值為0.0021H發生在4號樁左側0.64H處。

總結：

（1）相鄰基坑開挖卸荷對遠端圍護結構和坑底隆起影響很小近端圍護結構最大水平位移和坑底隆起小于遠端。相鄰基坑中間地面受相鄰基坑開挖沉降疊加影響沉降量大于基坑另一側地面沉降量。

（2）基坑間距在20～40m時相鄰基坑間地面沉降值最大沉降疊加影響最大。相鄰基坑的面積值需要進行確定，沉降要符合標準，附近周圍變形和基坑底部的發生問題，可能會出現隆起的狀況，相鄰基坑開挖影響降低?；娱g距在40～60m時卸荷影響減小圍護結構變形和坑底隆起趨于穩定。本研究認為兩基坑同時開挖時基坑間距的影響范圍為2.5～3.0。

（3）相鄰基坑不同步開挖后開挖基坑圍護結構位移整體偏向先開挖基坑方向.先開挖基坑超前開挖越多基坑近端圍護結構水平位移與單獨開挖情況差別越小而后開挖基坑近端圍護結構與單獨開挖情況差別越大同步開挖情況介于兩者之間。

（4）加強對開挖尺面以及相鄰的基坑進行控制。開挖順序首選同步開挖，其次是先開挖支撐剛度大的基坑最后為先開挖支撐剛度小的基坑。

（5）后開挖基坑開挖時使先開挖基坑向后開挖基坑方向移動，水平支撐剛度較小基坑移動程度大于水平支撐剛度較大基坑。

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周偉，攀鋼集團工程技術有限公司，四川攀枝花。