謝芝蕾

上海松江方松建設(shè)投資有限公司

正文：

一、深淺坑基坑工程概況

上海國(guó)樂廣場(chǎng)擴(kuò)建商辦項(xiàng)目位于上海市松江區(qū)茸平路南側(cè)、茸興路東側(cè)、茸樹路西側(cè)。項(xiàng)目用地面積25165m2，總建筑面積70350m2，項(xiàng)目西區(qū)為2棟5層及12層商業(yè)辦公樓組成，地下設(shè)兩層地庫；東區(qū)由7棟二層商業(yè)建筑組成，地下設(shè)一層地庫?；涌偯娣e達(dá)14376m2，其中西區(qū)基坑面積4834m2，基坑開挖深度9.6m；東區(qū)基坑面積9542m2，基坑開挖深度6.85m。

東區(qū)基坑北側(cè)為已建的一期高層商辦用房，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，建筑物距離基坑開挖邊線最近約6.4m。西區(qū)基坑北側(cè)為上海大眾特約維修站，基礎(chǔ)形式為淺基礎(chǔ)，建筑物距離基坑開挖邊線最近約12.6m。

圖1 基坑環(huán)境及分區(qū)平面圖

根據(jù)勘察報(bào)告，該場(chǎng)地為典型的軟土地質(zhì)，基坑挖深范圍內(nèi)有②層灰黃色粉質(zhì)黏土、③1層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③3層灰色淤泥質(zhì)粘土。③1層、③3層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土質(zhì)軟弱呈流速狀態(tài)。場(chǎng)地內(nèi)地下水主要有淺部黏性土層的潛水、⑤2層微承壓含水層以及⑦1層承壓含水層。經(jīng)驗(yàn)算，微承壓水和承壓水對(duì)本工程基底不產(chǎn)生突涌的風(fēng)險(xiǎn)。

二、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

綜合考慮基坑的規(guī)模、周邊環(huán)境、施工便利、工程進(jìn)度等多方面因素，基坑圍護(hù)體系采用板式支護(hù)結(jié)合內(nèi)支撐的形式。西區(qū)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ800mm@1000mm L=21.0m 鉆孔灌注樁+二道混凝土內(nèi)支撐，東區(qū)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ700mm@900mm L=14.0m鉆孔灌注樁+一道混凝土圓環(huán)支撐。西區(qū)止水帷幕采用單排Φ850mm@600mm L=16.0m三軸水泥土攪拌樁；東區(qū)止水帷幕采用雙排Φ700mm@500mm L=16.0m雙軸水泥土攪拌樁。分隔樁采用Φ800mm@1000mm L=21.0m鉆孔灌注樁，雙側(cè)設(shè)置Φ850mm@600mm L=16.0m三軸水泥土攪拌樁止水?；訃o(hù)剖面圖見圖2、圖3。

圖2 西區(qū)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

圖3 東區(qū)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

三、基坑施工順序

針對(duì)工程的實(shí)際進(jìn)度安排，本基坑工程采取“先深后淺”的施工順序?？傮w施工順序?yàn)椋菏┕o(hù)樁、止水樁→整體澆筑東、西兩區(qū)第一道支撐→開挖西區(qū)→澆筑西區(qū)第二道支撐→開挖西區(qū)→澆筑西區(qū)大底板、換撐帶→拆除西區(qū)第二道支撐→施工西區(qū)地下一層結(jié)構(gòu)、換撐帶→拆除西區(qū)第一道支撐→施工西區(qū)頂板→開挖東區(qū)→澆筑大底板、換撐帶→拆除東區(qū)支撐→施工東區(qū)地下一層結(jié)構(gòu)→破除分隔墻→東西區(qū)地下結(jié)構(gòu)相連→施工出±000。

四、基坑監(jiān)測(cè)分析

在基坑工程實(shí)施過程中采取了全過程、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)工作，重點(diǎn)觀測(cè)基坑施工過程中周邊環(huán)境的變形情況。周邊建筑物的監(jiān)測(cè)時(shí)間從2017年5月26日至2019年1月19日，在建筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)F1～F26中選取了10個(gè)典型的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置分布見圖4。

圖4 周邊建筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置分布

土方開挖以及支撐的拆除過程是基坑外土體應(yīng)力釋放的主要階段，選取深淺坑施工過程中六個(gè)開挖及拆撐的施工工況，對(duì)周邊建筑物的沉降情況進(jìn)行分析：

工況一：西區(qū)開挖第一皮土；

工況二：西區(qū)開挖第二皮土；

工況三：西區(qū)拆除第二道支撐；

工況四：西區(qū)拆除第一道支撐；

工況五：東區(qū)開挖第一皮土；

工況六：東區(qū)拆除支撐。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見圖5，數(shù)據(jù)表明：1）在基坑施工過程中，建筑物距離基坑最近的位置產(chǎn)生的沉降最大。2）高層建筑物平行于基坑邊線方向，建筑物中部的沉降值大于兩側(cè)的沉降值。3）位于深基坑附近的建筑物沉降受淺基坑施工影響較小。4）位于淺基坑附近的建筑物變形均受到深基坑與淺基坑施工的影響，沉降值在整個(gè)施工階段不斷累計(jì)增大。

圖5 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在不同工況下的累計(jì)沉降值

五、有限元軟件分析

為了合理地描述深淺坑施工全過程對(duì)周邊建筑物的影響，本文采用MIDAS/GTS有限元分析軟件對(duì)基坑先深后淺施工進(jìn)行模擬。MIDAS/GTS是Midas公司開發(fā)的專門求解巖土力學(xué)問題的大型三維有限元程序，通過建立土體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系的相互作用來模擬基坑的施工工況。為充分考慮基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，三維計(jì)算模型的尺寸取：370m×470m×40m。基坑開挖在施工過程中遵循“隨挖隨撐”的原則。

基坑三維模型包括土體、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)以及周邊建筑物。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)由鉆孔灌注樁、立柱以及混凝土支撐組成，模擬時(shí)均采用梁?jiǎn)卧?。土體采用Mohr-Coulomb本構(gòu)模型，土體參數(shù)見表1。

表1 土體參數(shù)

通過建立三維計(jì)算模型對(duì)深淺坑基坑施工進(jìn)行模擬，在周邊建筑物上選擇10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（與實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置一致）。

圖6 計(jì)算模型

深淺坑施工導(dǎo)致周邊建筑物的最終沉降情況見圖7所示。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在各工況下的沉降情況見圖8。

圖7 建筑物最終沉降變形云圖

圖8 數(shù)值模擬各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在不同工況下的累計(jì)沉降值

六、結(jié)語

緊鄰建筑物的深淺基坑施工，對(duì)周邊環(huán)境的影響是復(fù)雜的，本文利用MIDAS/GTS有限元分析軟件進(jìn)行3D建模，選取與實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)一致的位置進(jìn)行數(shù)值模擬，得到在典型工況下的建筑物沉降數(shù)據(jù)。有限元數(shù)值模擬得到的建筑物沉降值較實(shí)際監(jiān)測(cè)值偏大，但是通過數(shù)值模擬充分驗(yàn)證了基坑施工對(duì)周邊建筑的影響，建筑物距離基坑最近的位置產(chǎn)生的沉降最大；位于深基坑附近的建筑物沉降受淺基坑施工影響較小；位于淺基坑附近的建筑物變形均受到深基坑與淺基坑施工的影響，沉降值在整個(gè)施工階段不斷累計(jì)增大。本文借助對(duì)該工程的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值分析，淺析深淺坑施工對(duì)周邊建筑的影響，為后續(xù)類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供成功的經(jīng)驗(yàn)。