牛潔雯 陶志新 路笑笑

(中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215000)

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蘇州某工程基坑分坑施工技術(shù)研究應(yīng)用

牛潔雯 陶志新 路笑笑

(中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215000)

結(jié)合蘇州某廣場項(xiàng)目開挖深度較深、面積較大、周邊環(huán)境復(fù)雜，且臨近蘇州軌道交通1號(hào)線的施工條件，采用了分坑、分塊的基坑施工方法和保護(hù)斜撐加固措施，并進(jìn)行了理論計(jì)算分析，經(jīng)實(shí)踐證明，該方案減小了對(duì)周邊環(huán)境和地鐵的影響，保證了施工的安全性。

深基坑，分坑施工，有限元，斜撐

1 概述

1.1 工程概況

蘇州某廣場項(xiàng)目場地位于蘇州市工業(yè)園區(qū)。用地面積約22 000 m2，總建筑面積約300 000 m2。本工程基坑開挖面積較大，約為33 000 m2，開挖基坑周長大約為770 m，地下室一般開挖深度15.6 m，局部坑中坑開挖深度17.6 m，塔樓最大開挖深度達(dá)21.4 m。地下室設(shè)計(jì)為3層，底板頂面標(biāo)高為-15.0 m。

1.2 周邊環(huán)境

場地北側(cè)為蘇州軌道交通一號(hào)線南施街站，距離最近處為10.66 m。在開挖階段，地鐵一號(hào)線將進(jìn)入試運(yùn)行階段，本工程施工要求對(duì)地鐵不產(chǎn)生影響，并且在施工階段做好地鐵車站的保護(hù)和監(jiān)測。建設(shè)場地東側(cè)為人工河，河邊界距基坑最小距離為13 m，河水面絕對(duì)標(biāo)高為+1.0 m(比基坑設(shè)計(jì)地面低1.5 m)?；又苓吂芫€錯(cuò)綜復(fù)雜，管線臨近基坑的最小距離僅為6 m。

1.3 工程地質(zhì)

擬建場地位于長江中下游沖積平原，地勢(shì)相對(duì)平坦，地貌形態(tài)單一。擬建場地中西部存在3個(gè)水塘，河水水面標(biāo)高約1.0 m，水深0.4 m～1.5 m，塘底標(biāo)高-0.52 m～0.61 m。

場地表層分布有素填土層，施工前需要對(duì)該層土進(jìn)行清除，保證其不影響正常施工。

2 基坑支護(hù)方案的擬定

2.1 本工程難點(diǎn)及特點(diǎn)分析

1)本工程基坑開挖面積大，基礎(chǔ)埋置較深，施工難度大、潛在風(fēng)險(xiǎn)高。基坑面積約為33 000 m2，開挖深度為15.4 m，17.4 m，土方量約為540 000 m3，且夏季降雨較多，容易造成基坑積水，因此要做好基坑排水工作。

2)場地周圍環(huán)境復(fù)雜，地下管線較多，且臨近地鐵一號(hào)線，施工要求對(duì)地鐵隧道產(chǎn)生的沉降影響在20 mm以下。施工時(shí)需要采取措施并對(duì)結(jié)構(gòu)位移和對(duì)地鐵周圍土體的變形影響進(jìn)行監(jiān)測，并加強(qiáng)對(duì)地下管線的保護(hù)。

3)場地地下水位較高，因此，需要采取合理的降水措施，以保證地下水不對(duì)基坑安全產(chǎn)生不利影響。

4)本工程土方開挖量大，周圍地下管線復(fù)雜，如何利用時(shí)空效應(yīng)進(jìn)行土方開挖以減小對(duì)基坑周圍土體變形的影響是本工程的重點(diǎn)。

本基坑各邊界的設(shè)計(jì)變形控制值如表1所示。

2.2 應(yīng)對(duì)措施

1)平面分區(qū)施工。采用分坑開挖減弱長邊效應(yīng)來減小基坑開挖施工對(duì)地鐵設(shè)施的不利影響。應(yīng)用長邊效應(yīng)，采用分坑施工技術(shù)以減小土方開挖對(duì)地鐵的影響，按照先施工1-1,1-2區(qū)地下室結(jié)構(gòu)，然后再開挖2區(qū)的順序?；悠矫媸疽鈭D見圖1。

表1 基坑變形控制值 mm

2)局部加深區(qū)施工，先大底板施工后加深核心筒?；娱_挖后，由于土體上覆壓力減小，土體將會(huì)產(chǎn)生一定的卸荷回彈，因此基坑開挖遵循先淺后深原則進(jìn)行。先施工底板，發(fā)揮支撐作用，完成后再開挖坑中坑；利用地下室底板的重力壓住基坑底的土體，避免土體產(chǎn)生較大回彈。

3)鄰近地鐵側(cè)加保護(hù)性斜支撐。為有效控制基坑施工對(duì)地鐵隧道和車站的影響，基坑北側(cè)地下室底板澆筑完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后安裝地鐵側(cè)保護(hù)斜支撐，第三道支撐拆除時(shí)，保護(hù)斜支撐發(fā)揮作用，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、變形。

3 理論計(jì)算分析

3.1 分坑施工的有限元模擬計(jì)算

為了真實(shí)地反映基坑開挖產(chǎn)生的側(cè)向凌空面對(duì)臨近的地鐵設(shè)施造成的變形影響，現(xiàn)采用三維彈塑性有限元分析方法，模擬基坑開挖在基坑周圍土體中所產(chǎn)生應(yīng)力場和位移場。網(wǎng)格劃分見圖2，圖3。

豎向圍護(hù)結(jié)構(gòu)、地鐵車站、地鐵隧道、基坑支撐結(jié)構(gòu)均使用彈性實(shí)體單元模式來模擬計(jì)算。

三維有限元計(jì)算結(jié)果如圖4，圖5及表2所示。

經(jīng)三維有限元計(jì)算預(yù)測分析，通過精心設(shè)計(jì)、利用時(shí)空效應(yīng)原理信息化施工，可使本工程對(duì)地鐵的變形影響滿足要求。

表2 模擬計(jì)算結(jié)果

mm

3.2 先淺后深與先深后淺施工順序單元計(jì)算對(duì)比

利用圓弧滑動(dòng)理論和朗肯土壓力理論對(duì)基坑整體鄰地鐵側(cè)的穩(wěn)定性、抗隆起、抗傾覆、沉降變形等進(jìn)行計(jì)算。現(xiàn)場施工時(shí)采用了先做底板發(fā)揮其支撐作用和壓頂作用，再開挖坑中坑的施工順序，減小對(duì)地鐵的影響。單元計(jì)算結(jié)果見表3，計(jì)算結(jié)果對(duì)比見表4。

表3 單元計(jì)算結(jié)果

表4 計(jì)算結(jié)果對(duì)比(一) mm

從表4中看出，采用先做底板后開挖坑中坑的施工順序，開挖至最深處時(shí)，水平位移減小3.59 mm，地表總沉降量減小2 mm。

3.3 加斜撐與不加斜撐施工方法單元計(jì)算對(duì)比

為了減小第三道支撐拆除后的位移及變形，我公司施工時(shí)在第三道支撐拆除前施加一道支撐在底板上的保護(hù)性斜撐，以滿足地鐵側(cè)對(duì)于變形和位移的要求。計(jì)算結(jié)果對(duì)比見表5。

表5 計(jì)算結(jié)果對(duì)比(二) mm

在拆除第三道支撐前，先增加一道斜撐，與不加斜撐相比，拆除第三道撐后水平位移減小1.51 mm，地表總沉降減小1 mm。

4 實(shí)施效果

貫穿基坑施工的整個(gè)過程，對(duì)基坑周圍土體變形、臨近建筑物、地鐵車站、地鐵隧道、地下管線等對(duì)變形有控制要求的設(shè)施的變形及受力情況進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且對(duì)變形及其速率設(shè)置了報(bào)警值，在施工過程中將監(jiān)測值與計(jì)算值對(duì)比，從而判斷施工方法和參數(shù)選擇能否符合假設(shè)要求。監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表6。

表6 監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) mm

單元計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測所得數(shù)據(jù)均表明：從基坑開挖到支撐拆除，基坑水平位移計(jì)算值比監(jiān)測值略大，符合計(jì)算時(shí)設(shè)置最不利工況這一條件；垂直位移由于受現(xiàn)場施工影響較大，與監(jiān)測值接近，達(dá)到預(yù)期效果。在整個(gè)施工過程中，沒有對(duì)地鐵及周圍環(huán)境產(chǎn)生過大影響，變形及沉降均滿足要求。

5 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

本項(xiàng)目中采用的分坑施工技術(shù)，不但保證了大型基坑的施工安全，而且施工效率高，縮短了塔樓區(qū)施工的工期，保證了項(xiàng)目的總體進(jìn)度。工程場地北側(cè)為軌道交通一號(hào)線車站及隧道部分，施工時(shí)需要控制地鐵側(cè)變形，分坑施工技術(shù)有效地減小了一次性大面積深開挖對(duì)地鐵的變形影響，降低了施工難度。同時(shí)在該工程中采用的深基坑分坑施工技術(shù)是在蘇州的第一次應(yīng)用，對(duì)于技術(shù)推廣起到了積極的作用。

[1] 馬 輝.分坑施工法在大型深基坑施工中的應(yīng)用研究[J].建筑施工，2016(5)：546-548.

[2] 賈 堅(jiān).軟土?xí)r空效應(yīng)原理在基坑工程中的應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005(4)：490-493.

Research on the application of the sub-foundation construction technology of Suzhou engineering

Niu Jiewen Tao Zhixin Lu Xiaoxiao

(ZhongyifengConstructionGroupCo.,Ltd,Suzhou215000,China)

Combining with Suzhou square project construction conditions, such as deep excavation depth, large excavation area, complicated surrounding environment and closing to Suzhou rail transit line No.1, the paper applies sub-foundation and sub-block foundation construction methods and protecting inclined support reinforcing measures, and carries out theoretical calculation analysis. Practice proves that: the above-mentioned scheme reduces the impact upon surrounding environment and subway, and guarantees the construction safety as well.

deep foundation pit, sub-foundation construction, finite element, inclined supporting

1009-6825(2017)13-0067-02

2017-02-27

牛潔雯(1984- )，女，工程師

TU463

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