高明尚，顏志豐，賈銀虎

(河北工程大學(xué)資源學(xué)院，河北 邯鄲056038)

近年來，隨著城市的不斷發(fā)展，地下工程越來越多，一些復(fù)雜大型工程常常會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)甚至是多個(gè)相鄰基坑同期施工的情況。相關(guān)方面的分析研究也不斷增加。徐偉等［1］結(jié)合軟土地基臨江兩相鄰深基坑施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了兩基坑同期開挖工程中臨近位置維護(hù)墻變形、支撐軸力和立柱沉降受到的影響。郭力群等［2］采用HS small(小應(yīng)變硬化土)土體本構(gòu)模型，分析了不同基坑間距對(duì)坑間土堤沉降、支護(hù)樁彎矩和位移的影響。戴佳立等［3］建立了深基坑開挖對(duì)周圍環(huán)境影響的綜合評(píng)價(jià)模型。本文對(duì)軟土地區(qū)采用地下連續(xù)墻支護(hù)的相鄰基坑，運(yùn)用Plaxis軟件模擬分析了不同施工順序?qū)铀阶冃蔚挠绊憽?/p>

1 有限元分析

上海外灘33號(hào)公共綠地及地下空間項(xiàng)目［4］，位于上海市黃浦區(qū)。項(xiàng)目中地下車庫分為南、北兩塊，基坑面積約為4 283 m2，基坑開挖深度為16.635 －18.135 m，兩地下室間距為21.4 m，土層情況見表1。

1.1 有限元模型概況

為了便于計(jì)算對(duì)模型進(jìn)行了簡化。首先建立基坑模型A(左側(cè))，然后建立緊鄰的基坑B(右側(cè))的模型。兩基坑開挖深度均為17.5 m，基坑A寬度為78 m，基坑B寬度為28 m，兩基坑間距為21 m?；娱_挖邊線距離模型邊界為52 m，約為基坑開挖深度的3倍;土層厚度為52 m，約為基坑開挖深度的3倍，此時(shí)邊界的影響可以基本消除。模型兩邊垂直邊界處限制模型的水平位移為0，模型底部設(shè)置水平位移和豎向位移均為0。不考慮地下水的影響。采用地下連續(xù)墻進(jìn)行維護(hù)，混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為C30，地連墻深38 m，厚1 m，在地面以下0、2.5、7.9 和12.1 m 處設(shè)置4 道支撐。地連墻采用板單元模擬，支撐采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)錨桿模擬。劃分過網(wǎng)格的二維模型如圖1所示。

1.2 本構(gòu)模型及土層參數(shù)

本文采用了軟件內(nèi)置的HS small模型進(jìn)行模擬。Benz以HS模型為基礎(chǔ)，考慮了小應(yīng)變范圍內(nèi)土體剪切剛度和應(yīng)變的非線性關(guān)系，提出了HS small(Hardening soil small－ strain model)模型［5］。HS small模型的剪切模量計(jì)算公式定義如下:

式中G－剪切模量;G0－土體的初始剪切模量;γ－剪切應(yīng)變;γ0.7－G0衰減為70%時(shí)的剪切應(yīng)變;Gur－卸載和再加載的剪切模量;Eur－卸載和再加載的楊氏模量;νur－卸載和再加載的泊松比。

HS small模型適用于預(yù)測(cè)基坑開挖的墻體變形、地表沉陷和墻背土體的側(cè)向變形［6］。

在文獻(xiàn)［4］所提供參數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合文獻(xiàn)［6－8］，確定出基坑模型計(jì)算所需要的土體的材料力學(xué)參數(shù)，如表1所示。

1.3 計(jì)算工況

在進(jìn)行工況計(jì)算時(shí)，考慮到基坑A和B的寬度不同，分別按以下四種情況考慮，(1)單獨(dú)開挖基坑A;(2)基坑A和B同時(shí)開挖;(3)基坑A比基坑B超前1個(gè)工況開挖;(4)基坑B比基坑A超前1個(gè)工序開挖。每個(gè)基坑開挖時(shí)，均分為5個(gè)工況:工況0，地下連續(xù)墻施工;工況1，第一步開挖到3.1 m，同時(shí)加第一道支撐;工況2，第二步開挖到9.0 m，同時(shí)加第二道支撐;工況3，第三步開挖到14.5 m，同時(shí)加第三、四道支撐;工況4，開挖到 17.9 m。

2 結(jié)果及分析

2.1 單個(gè)基坑開挖情況

當(dāng)單獨(dú)開挖基坑A時(shí)，由工況1—工況4地下連續(xù)墻的水平位移由13.1 mm增大到51.4 mm(如圖2中1－4所示)，在工況2時(shí)水平位移增加較大，主要原因是由支撐結(jié)構(gòu)提供的支撐力比較小引起的。工況1、2中水平位移在地下連續(xù)墻的中部最大，工況4中則是下部水平位移最大。

表1 土層參數(shù)表Tab.1 The table of soil parameter

2.2 兩個(gè)基坑同時(shí)開挖情況

當(dāng)兩個(gè)基坑同時(shí)開挖時(shí)，如圖2中5－8所示，最大水平位移以及外側(cè)的兩個(gè)邊與單個(gè)基坑開挖相差不大，但基坑B的位移要小。兩基坑中間土體由于同時(shí)受到兩側(cè)基坑開挖的影響，與單個(gè)基坑有所不同，中上部的地下連續(xù)墻位移向土體偏移，并且基坑B地下連續(xù)墻0水平位移點(diǎn)要比基坑A更向下，引起上述不同的主要原因是兩基坑開挖寬度不同。

2.3 基坑A超前1個(gè)工況的情況

基坑A超前開挖的情況如圖3中1－5所示，最大水平位移與單個(gè)基坑開挖的情況相差不大。由于基坑A超前1個(gè)工況開挖，基坑B在地下連續(xù)墻施工和第一步開挖時(shí)，基坑B位于兩基坑中間的地下連續(xù)墻整體向基坑A方向偏移，與兩基坑同時(shí)開挖的情況有所差別。當(dāng)基坑A開挖完成后，基坑B位于兩基坑中間部位的地下連續(xù)墻隨著基坑B的開挖位移為0的點(diǎn)會(huì)向下移動(dòng)。

2.4 基坑B超前1個(gè)工況的情況

當(dāng)基坑B第一、二步開挖時(shí)，基坑A位于中間土體的地下連續(xù)墻受影響較大，向基坑A方向的偏移很小，而基坑B中間土體的地下連續(xù)墻則向基坑B方向偏移量與兩個(gè)基坑同時(shí)開挖的情況相比較大?；覤開挖結(jié)束后，基坑A位于中間的地下連續(xù)墻0位移點(diǎn)隨著基坑A的繼續(xù)開挖會(huì)向下移動(dòng)。

3 結(jié)論

1)最大水平位移受施工順序的影響較小，但兩基坑中間部位的圍護(hù)結(jié)構(gòu)受到施工順序的影響向先施工的基坑方向偏移，而且0水平位移點(diǎn)，在先施工的基坑完成后會(huì)隨著后施工基坑的施工向下移動(dòng)。

2)在基坑開挖較淺時(shí)受先施工基坑的影響比開挖較深時(shí)受的影響要大。

［1］徐偉，夏喬網(wǎng)，徐鵬飛，等.軟土地基臨江特大型相鄰深基坑同期施工監(jiān)測(cè)分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2013，32(Z1):2676－2693.

［2］郭力群，程玉果，陳亞軍.不同間距下相鄰基坑相互影響數(shù)值分析［J］.華僑大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2014，35(1):92－96.

［3］戴佳立，張建新，杜文奇，等.深基坑工程對(duì)周圍環(huán)境影響的安全評(píng)價(jià)［J］.河北工程大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2011，28(3):21－25.

［4］龔曉南.基坑工程實(shí)例［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［5］T BENZ.Small－strain Stiffness of Soils and Its Numerical Consequence［D］.Stuttgart:University of Stuttgart，2006.

［6］龔東慶，鄭淵仁，硬化土體模型分析基坑擋土壁與地盤變形的評(píng)估［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2010，32(Z2):175－178.

［7］尹驥，小應(yīng)變硬化土模型在上海地區(qū)深基坑工程中的應(yīng)用［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2010，32(Z1):166－172.

［8］王衛(wèi)東，王浩然，徐中華.基坑開挖數(shù)值分析中土體硬化模型參數(shù)的試驗(yàn)研究［J］.巖土力學(xué)，2012，33(8):2383－2390.