分层开挖对基坑变形影响的研究

2022-03-22 10:55:37 | 浏览次数：

[摘要]以中原万达广场塔吊基坑开挖工程为算例，通过数值模拟开挖方式（分层开挖）的不同对周围环境的影响，分析表明：该基坑选用分4层开挖（即每层开挖2 m）是较为经济、安全的开挖方式，且在距坑底1/3开挖深度处水平位移较大，基坑支护应在此处加强。

[关键词]分层开挖；基坑变形；水平位移；数值模拟；FLAC3D

[中图分类号]TU745.3[文献标识码] A

随着经济与技术力量的发展，现代城市生活对地下空间的应用要求也越来越高，如大型的地下停车场、地下商场、地下粮仓等，因而使得基坑的开挖深度也在不增大，如上海交大海洋深水试验池开挖深度达39 m之多。对于这些深基坑从开挖到支护，诸多因素会对基坑的稳定及周围环境有着不同程度的影响，而开挖方式的不同对基坑变形影响较大。常见的基坑开挖方式有：分层开挖，文中通过数值模拟软件FLAC3D对分层开挖结果进行分析。

1工程算例

郑州中原万达广场，地块位于郑州中原区，东至秦岭路、南临伊河路、西至华山路、北至中原路，文中算例选用郑州中原万达广场塔吊基座基坑，基坑开挖深度为-8.0 m，开挖长宽为10 m×10 m，假定基坑为无支护天然开挖，算例中土层参数如表1：

2数值模型的建立

数值计算选用莫尔-库仑模型。考虑开挖影响区域[1][2]，模型大小选用：50 m×50 m×20 m，开挖区域为：10 m×10 m×8 m，将表1的土层参数换算成FLAC3D软件识别的参数[3]，如表2：

2.1计算结果分析

通过FLAC3D模拟得到1层开挖、2层开挖（4m/层）、4层开挖（2m/层）、8层开挖（1m/层），开挖结果如下：

图1是几种不同分层开挖方式下基坑坑壁的水平位移图，图中数据表明在基坑在无支护开挖时，基坑坑壁的水平位移呈现出顶部及底部位移较小，其中底部位移最大只有4 mm，这主要是基坑坑底的土体对基坑侧壁的位移有约束。坑壁最大位移发生在距离基坑底1/3开挖深度处，因此工程做基坑支护设计时，应在此处加大约束，如加强锚杆的预应力、加长土钉的长度等。分层开挖对基坑坑壁的位移影响明显，无支护开挖最大位移达18 mm，而分4层开挖时，最大位移仅有12 mm，且整体位移曲线都偏小。图2是几种不同分层开挖方式下基坑坑外地表的沉降图，图中表明了在各种开挖方式下，坑外地表沉降在开挖面处最小，但沉降值随着至开挖面距离的增加而增大，在2倍的开挖深度处沉降达到最大值，之后趋于稳定。

图1、图2同时还表明了，分4层及分8层开挖时，对基坑的约束变形都起来较好的作用，但是分8层开挖时，对基坑约束变形较之分4层开挖工况下效果并不明显，从便于实际施工的角度，该工程分4层开挖较为安全且经济。