湯　瑞,王　強(qiáng),過(guò)　令,宮保聚

(安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，安徽 淮南　232001)

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不同超挖厚度對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的影響

湯瑞,王強(qiáng),過(guò)令,宮保聚

(安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，安徽 淮南232001)

摘要：為了深入研究基坑開(kāi)挖過(guò)程中超挖厚度的不同對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移及周邊環(huán)境的影響，運(yùn)用巖土有限元軟件Midas GTS模擬了在不同超挖厚度下深基坑開(kāi)挖過(guò)程，從而得到在不同超挖厚度下基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形及地表沉降的分布規(guī)律。計(jì)算和分析結(jié)果表明：超挖厚度對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移及地表沉降產(chǎn)生了較大影響，尤其是圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移及地表沉降；在超挖的影響下樁和錨索不能同時(shí)起到維護(hù)的作用，使得超挖下樁后土體變形較大，基坑的穩(wěn)定性處于不利的狀態(tài)。研究結(jié)果將有助于提高深基坑設(shè)計(jì)水平，為類似工程的設(shè)計(jì)、施工和研究提供必要參考。

關(guān)鍵詞：超挖厚度；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；深基坑；內(nèi)力；位移；周邊環(huán)境

1研究背景

深基坑工程是一門(mén)較為古老的學(xué)科，早在20世紀(jì)30年代，Terzagi等[1]就已經(jīng)對(duì)基坑工程展開(kāi)了研究，但在早期的研究過(guò)程中，大多采用傳統(tǒng)的計(jì)算分析法，主要有等值梁法、太沙基法、山肩邦男法、彈性梁法、彈塑性法等[2]，或是如Peck等[3-4]通過(guò)統(tǒng)計(jì)大量工程實(shí)測(cè)資料后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，得出地表最大沉降值與墻體最大側(cè)向位移之間的關(guān)系。而我國(guó)基坑工程的研究始于20世紀(jì)80年代，之后隨著城市建設(shè)的不斷深入，出現(xiàn)越來(lái)越多的深基坑工程，從而進(jìn)一步推動(dòng)了該學(xué)科的發(fā)展，在之后30多年研究過(guò)程中，我國(guó)學(xué)者也取得了一些矚目的成就[5-6]。在此之后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了大量的有限元軟件，使得數(shù)值分析已成為敏感環(huán)境下基坑工程分析的最重要手段[7]。在此基礎(chǔ)上學(xué)者們利用有限元軟件針對(duì)具體的基坑工程開(kāi)挖進(jìn)行模擬，通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的分析和歸納，得出了對(duì)基坑產(chǎn)生較大影響的因素。文獻(xiàn)[8]中徐楊青等建立了模擬深基坑開(kāi)挖和支護(hù)全過(guò)程的平面有限元數(shù)值分析模型，找出了影響深基坑變形的主要因素：支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度、支護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度、基坑開(kāi)挖深度和寬度以及土層強(qiáng)度參數(shù)等。文獻(xiàn)[9]中高文華等則通過(guò)Mindlin厚板理論，編制的計(jì)算程序，分別探討了分步開(kāi)挖深度、基坑開(kāi)挖寬度、邊界約束條件、地基流變等因素對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形時(shí)空效應(yīng)的影響。

在眾多對(duì)基坑產(chǎn)生影響的因素中，對(duì)分步開(kāi)挖厚度進(jìn)行了研究，如尹小濤等[10]通過(guò)模擬得到分步土層開(kāi)挖厚度和開(kāi)挖速率的加大，影響了基坑側(cè)壁水平變形速率和基底隆起變形速率,實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)尋找開(kāi)挖速度、挖深和基坑允許變形的平衡點(diǎn)。但在實(shí)際施工中往往因?yàn)楣て诘脑颍┕挝煌鶗?huì)進(jìn)行超挖，這樣直接影響施工工序的正常進(jìn)行，如李方成等[11]就利用了有限元分析軟件，模擬在開(kāi)挖厚度過(guò)大下樁-撐結(jié)構(gòu)對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的影響。但在開(kāi)挖厚度過(guò)大下樁-錨結(jié)構(gòu)對(duì)基坑影響的研究較少。為此，筆者利用巖土工程有限元軟件MIDAS的Mohr-Coulomb本構(gòu)模型和其優(yōu)越的前后處理及計(jì)算性能，對(duì)基坑施工過(guò)程中不同超挖厚度下基坑的變形情況做仿真模擬并作對(duì)比，分析其對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響。

2工程概況及其有限元模型

2.1工程概況

廣州珠江新城某高層建筑，其基坑形狀近似矩形，占地面積約5 374 m2，基坑底周長(zhǎng)約297 m。基坑開(kāi)挖底標(biāo)高為-29.3 m，坑頂標(biāo)高為-1.70 m，開(kāi)挖深度為27.60 m；總土石方量約為16萬(wàn)m3。支護(hù)結(jié)構(gòu)采用邊坡錨噴+人工挖孔排樁+預(yù)應(yīng)力錨索，其中具體布置為：首先放坡開(kāi)挖2.5 m進(jìn)行邊坡錨噴，然后再進(jìn)行人工挖孔樁的施工，最后分層開(kāi)挖并在設(shè)計(jì)位置施加預(yù)應(yīng)力錨索，共5道預(yù)應(yīng)力錨索。

本基坑工程的各土層物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1　各土層物理力學(xué)參數(shù)Table 1　Physico-mechanical parameters of soils

2.2有限元模型的建立

建立了基于巖土工程有限元軟件Midas GTS的二維分析模型，在有限元模擬中，將土層用平面應(yīng)變單元類型，土體的本構(gòu)模型采用 Mohr-Coulomb彈塑性模型；用植入式桁架單元模擬錨桿和錨索，其中在模擬預(yù)應(yīng)力錨索的時(shí)候用植入式桁架單元模擬錨索的固定端，用一對(duì)相對(duì)力模擬錨索的自由端；用梁?jiǎn)卧M樁?；悠拭鎴D如圖1所示。

圖1　支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面

為簡(jiǎn)化計(jì)算和建模方便，對(duì)模型作如下處理：

(1) 土體的計(jì)算深度取基坑開(kāi)挖深度的2.5倍，計(jì)算寬度自開(kāi)挖邊界向外取開(kāi)挖深度的2倍。

(2) 施加的邊界條件為在模型左右兩側(cè)x方向受水平約束，模型底面受水平和垂直方向的約束。

2.3開(kāi)挖工況模擬

本次研究中以超挖厚度的不同分為5種方案，其超挖厚度分別約為0.5，2.0，3.0，4.0，6.0 m，每個(gè)方案中各個(gè)工況下超挖厚度相同。同時(shí)在實(shí)際施工過(guò)程中，為了方便預(yù)應(yīng)力錨索的施工，往往超挖0.5 m。

在模擬過(guò)程中，首先基坑按1∶0.6進(jìn)行放坡開(kāi)挖2.5 m至設(shè)計(jì)標(biāo)高-4.2 m即樁頂處，同時(shí)在開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-2.2 m和-3.7 m處分別設(shè)置2道錨桿，并掛網(wǎng)噴射混凝土進(jìn)行邊坡的加固，最后在進(jìn)行人工挖孔樁的施工。以超挖0.5 m為例，具體工況如下：

工況1，基坑全場(chǎng)超挖0.5 m，待超挖完成后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索1的施工，之后再開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-10.7 m；

工況2，基坑全場(chǎng)超挖0.5 m，待超挖完成后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索2的施工，之后再開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-17.2 m；

工況3，基坑全場(chǎng)超挖0.5 m，待超挖完成后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索3的施工，之后再開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-23.7 m；

工況4，基坑全場(chǎng)超挖0.5 m，待超挖完成后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索4的施工，之后再開(kāi)挖土體至基底，最后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索5的施工。

最終通過(guò)模擬5種方案，得到不同超挖厚度對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的影響。

3計(jì)算結(jié)果分析

下面將分別計(jì)算在各個(gè)工況中5種不同超挖厚度(0.5，2.0，3.0，4.0，6.0 m)下，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力及周邊環(huán)境的變化情況，同時(shí)由于模擬是在對(duì)稱的情況下進(jìn)行的，故以基坑一邊為例并加以總結(jié)。

3.1樁體水平位移

在各個(gè)工況下，基坑全場(chǎng)按一定的厚度進(jìn)行超挖，超挖完畢后進(jìn)行錨索施工，當(dāng)錨索發(fā)揮作用后再開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，在此過(guò)程中相同工況下不同厚度超挖對(duì)左側(cè)樁體水平位移的影響如圖2所示。

圖2　樁體的水平位移

由圖2分析可知：

(1) 在工況1下，當(dāng)開(kāi)挖至樁頂以下6.5 m時(shí)樁體的最大位移位于樁頂處，樁體最主要的變形主要發(fā)生在樁頂以下0～10 m以內(nèi)。當(dāng)超挖厚度為0.5 m時(shí)，樁體最大位移S為7.894 mm，當(dāng)超挖厚度達(dá)到6 m時(shí)，與之相應(yīng)，S從7.894 mm增至11.23 mm，樁體的水平位移隨著超挖厚度的增加而增大。

(2) 在工況2下，基坑開(kāi)挖至樁體以下13 m處，樁體最主要的變形區(qū)域位于樁頂以下0～15 m的范圍內(nèi)。當(dāng)超挖厚度為0.5 m時(shí)，樁體最大位移S為8.978 mm，當(dāng)超挖厚度達(dá)到6 m時(shí)，與之相應(yīng)，S從8.978 mm增至14.48 mm，變化規(guī)律與工況1類似。

表2　樁體最大水平位移及其變化率Table 2　Maximum horizontal displacements of pile and their change rates

注:S1，S2，S3，S4，S5分別表示超挖厚度為0.5，2.0，3.0，4.0，6.0 m下的最大水平位移。

(3) 在工況3下，基坑開(kāi)挖至樁頂以下19.5 m處，樁體最主要的變形區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大至樁頂以下20 m，在20 m以下樁底的位移慢慢地增大，這是由于土方開(kāi)挖使樁體內(nèi)側(cè)的側(cè)壓力減少，同時(shí)，剩余土體得到部分卸荷回彈變形，在豎向得到彈性恢復(fù)，進(jìn)而使得樁底產(chǎn)生了位移。當(dāng)超挖厚度為0.5 m時(shí)，樁體最大位移S為9.873 mm，當(dāng)超挖厚度達(dá)到6 m時(shí)，與之相應(yīng)，S增至15.42 mm，變化規(guī)律與工況1類似。

(4) 在工況4下，基坑開(kāi)挖至基底。當(dāng)超挖厚度為0.5 m時(shí)，樁體最大位移S為11.99 mm，當(dāng)超挖厚度達(dá)到6 m時(shí)，與之相應(yīng)，S增至17.55 mm，變化規(guī)律與工況1類似。

由上面的分析可得到，在各個(gè)工況下超挖0.5 m對(duì)樁體水平位移影響最小。其他超挖厚度與其相比得到樁體水平位移的變化率見(jiàn)表2。

由表2可知，可以看出樁體的平均變化率在30%左右，其中當(dāng)超挖厚度達(dá)到6 m時(shí)，各個(gè)工況下樁體水平位移值變化率都是最大的，同時(shí)在工況2下最大變化率高達(dá)61.28%，由此可以看出超挖嚴(yán)重威脅到基坑的穩(wěn)定性和安全性。在每個(gè)工況中，總是先超挖然后再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工，使得在工況1下基坑開(kāi)挖相當(dāng)于在懸臂狀態(tài)下進(jìn)行，同樣在工況2—4下基坑開(kāi)挖過(guò)程中預(yù)應(yīng)力錨索的施工處于滯后狀態(tài)，總是樁體先作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)抵擋側(cè)向土壓，之后錨索才發(fā)揮作用，這樣才使得樁體的水平位移值隨著超挖厚度增大而增大。

3.2地表沉降

(1) 在工況1下，基坑全場(chǎng)先進(jìn)行超挖，在超挖過(guò)程中錨索1尚未施工，此時(shí)只有樁體作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)抵擋土體的側(cè)向土壓。當(dāng)超挖部分開(kāi)挖完畢后，再進(jìn)行錨索1施工，待錨索1發(fā)揮作用后再開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-10.7 m，得到地表沉降如圖3(a)所示。

從圖3(a)中可知，在超挖厚度為0.5,2,3 m時(shí)，地表沉降值最大都在坑邊，最大值分別為1.645,1.246,0.842 3 mm。當(dāng)超挖厚度為4,6 mm時(shí)，地表沉降最大值在距坑邊8 m左右處，最大值分別為0.793,0.972 mm。在超挖厚度為2,3,4,6 m，地表沉降曲線有相同的變化規(guī)律，具體表現(xiàn)在距坑邊0～4 m的范圍之內(nèi)地表沉降量逐漸減小，而在距坑邊4～10 m的范圍內(nèi)沉降量逐漸增加，在距坑邊10 m之后沉降量又隨距坑邊距離的增加而減小。

(2) 在工況2下，基坑全場(chǎng)先進(jìn)行超挖，同樣在超挖過(guò)程中錨索2尚未施工，此時(shí)只有錨索1和樁體作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)抵擋土體的側(cè)向土壓。當(dāng)超挖部分開(kāi)挖完畢后，再進(jìn)行錨索2施工，待錨索2發(fā)揮作用后再開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-17.2 m。得到地表沉降如圖3(b)所示。

從圖3(b)中可知，在超挖厚度為0.5,2,3,4,6 m時(shí)，地表沉降在坑邊最大，最大值分別為1.816,1.553,1.533,1.534,1.521 mm。同樣在超挖厚度為2,3,4,6 m，曲線變化規(guī)律相似，其變化規(guī)律和工況1相似。

(3) 在工況3下，基坑全場(chǎng)先進(jìn)行超挖，同樣在超挖過(guò)程中錨索3尚未施工，此時(shí)只有樁和錨索1、2作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)抵擋土體的側(cè)向土壓。當(dāng)超挖部分開(kāi)挖完畢后，再進(jìn)行錨索3施工，待錨索3發(fā)揮作用后再開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-23.7 m。得到地表沉降如圖3(c)所示。

圖3　各工況下地表沉降

從圖3(c)中可知，在超挖厚度為0.5,2,3,4,6 m時(shí)，地表沉降最大發(fā)生在坑邊，其中最大值分別為2.053,1.792 ,1.777,1.783,1.779 mm。同樣在超挖厚度為2,3,4,6 m下地表沉降曲線變化規(guī)律相同，其變化規(guī)律和工況1相似。

(4) 在工況4下，基坑全場(chǎng)先進(jìn)行超挖，同樣在超挖過(guò)程中錨索4尚未施工，此時(shí)只有樁和錨索1，2，3作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)抵擋土體的側(cè)向土壓。當(dāng)超挖部分開(kāi)挖完畢后，再進(jìn)行錨索4施工，之后再開(kāi)挖至基底。最后得到地表沉降如圖3(d)所示。

從圖3(d)中可知，在超挖厚度為0.5,2,3,4,6 m時(shí)，地表沉降最大發(fā)生在坑邊，其中最大值分別為3.433,3.103,2.953,3.099,3.104 mm。在超挖厚度為2,3,4,6 m下地表沉降曲線變化規(guī)律相同，其變化規(guī)律和工況1基本相似。

從理論上來(lái)講，地表沉降曲線應(yīng)該呈現(xiàn)三角形或是凹槽型[3]。但從上面的分析可以看出，在所有工況中只有超挖厚度為0.5 m時(shí)，其地表沉降曲線呈現(xiàn)三角形，同時(shí)地表沉降都是最大。而在工況1—4下超挖厚度為2，3，4 ，6 m時(shí)，地表沉降曲線并不是規(guī)則的三角形，而是在0～8 m的范圍內(nèi)出現(xiàn)了劇烈的波動(dòng)，這是因?yàn)樵诔谶^(guò)程中樁體先作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)抵擋側(cè)向土壓力，這使得樁體變形較大，樁后土體松動(dòng)范圍較大。但是在施加預(yù)應(yīng)力錨索后，使得樁對(duì)樁后松動(dòng)的土體有一定的壓實(shí)作用，樁后部分土體隆起來(lái)減小了地表的沉降量。而后隨了工況的進(jìn)行不斷在重復(fù)上述過(guò)程，但是又因?yàn)殡S著開(kāi)挖深度的增加，松動(dòng)土體被壓實(shí)后產(chǎn)生的隆起作用對(duì)地表沉降影響越來(lái)越小。使得距坑邊0～8 m的地表沉降變化的劇烈程度隨著工況的進(jìn)行而逐漸減弱。同時(shí)可以看出，各個(gè)工況下在距坑邊8 m以后的地表沉降量都是隨超挖厚度的增加而增大的。

3.3樁體內(nèi)力分析

(1) 在工況1中，基坑從設(shè)計(jì)標(biāo)高-4.2 m處分別按5種不同的厚底進(jìn)行超挖，之后施加預(yù)應(yīng)力錨索1，再開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-10.7 m處。得到此時(shí)樁體彎矩如圖4(a)所示。從圖4(a)中可以看出樁體彎矩變化曲線基本一致，在樁頂以下8.5 m左右處彎矩值最大。當(dāng)超挖厚度為0.5 m時(shí)，樁體最大彎矩M為789.72 kN·m，當(dāng)超挖厚度達(dá)到6 m時(shí)，與之相應(yīng)，M從789.72 kN·m增至1 009.99 kN·m?？梢钥闯龀诤穸仍酱髮?duì)樁體所造成的彎矩就越大。

(2) 在工況2中，基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-17.2 m。得到樁體彎矩如圖4(b)所示，由圖4(b)可知：當(dāng)超挖厚度為0.5 m時(shí)，樁體最大彎矩M為432.60 kN·m；當(dāng)超挖厚度達(dá)到6 m時(shí)，與之相應(yīng)，M從432.60 kN·m增至684.05 kN·m，變化規(guī)律類似于工況1。同時(shí)最大彎矩值的位置向下移動(dòng)至樁頂以下8.91 m處。但是工況2中樁體彎矩相比工況1有較大的減小，這是因?yàn)樵跇俄斠陨贤馏w是采用放坡開(kāi)挖，同時(shí)在工況1下超挖過(guò)程相當(dāng)于懸臂開(kāi)挖狀態(tài)使得在工況1樁體彎矩最大。在隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，錨索1,2發(fā)揮了作用有效的抵消了側(cè)向土壓，使得在工況2下樁體所受的彎矩得到減小。

表3　樁體最大彎矩及其變化率Table 3　Maximum moments of pile and their change rates

注:M1,M2,M3,M4,M5分別為超挖厚度0.5，2.0，3.0，4.0，6.0 m下的最大彎矩。

(3) 在工況3中，超挖過(guò)程中錨索1,2發(fā)揮作用，超挖完畢后施加預(yù)應(yīng)力錨索3，在之后土體開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-23.7 m過(guò)程中，錨索1,2,3共同發(fā)揮作用。得到樁體彎矩如圖4(c)所示。從圖4(c)中可以看出，樁體最大彎矩還是保持在樁頂以下8.91 m處，當(dāng)超挖厚度為0.5 m時(shí)，樁體最大彎矩M為474.15 kN·m，當(dāng)超挖厚度達(dá)到6 m時(shí)，與之相應(yīng)，M從474.15 kN·m增至748.99 kN·m，變化規(guī)律類似于工況1。但相比工況2,該工況中樁頂以下13～20 m處彎矩有較大的變化，是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力錨索3抵消部分側(cè)向土壓從而使得不利彎矩得到減小。

(4) 在工況4中，且在錨索1,2,3共同作用下進(jìn)行超挖的，超挖完畢后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索4的施工，之后再開(kāi)挖至基底。此時(shí)得到的樁體彎矩如圖4(d)所示，從圖4(d)可以看出，當(dāng)超挖厚度為0.5 m時(shí)，樁體最大彎矩M為474.63 kN·m，當(dāng)超挖厚度達(dá)到6 m時(shí)，與之相應(yīng)，M從474.63 kN·m增至763.67 kN·m，變化規(guī)律類似于工況1。但彎矩最大值位于樁頂以下9.5 m處，相比工況3有所下降。同時(shí)相比工況3該工況中樁頂下0～15 m內(nèi)彎矩變化趨勢(shì)基本一致，但在15～25 m處彎矩有較大的差異，這是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力錨索4的作用進(jìn)一步的減小了樁體的不利彎矩。

圖4　各工況下樁體彎矩

從上面的分析，可以得到與實(shí)際情況相比，其他超挖厚度下樁體彎矩最大值比較見(jiàn)表3。

由表3可知，超挖厚度對(duì)樁體彎矩影響較大，隨著超挖厚度的增加彎矩值也在增大。在各個(gè)工況下超挖厚度的增加，使得樁體所受到的彎矩值增大了近10%～60%不等?？梢钥闯鍪┕み^(guò)程中一旦超挖厚度過(guò)大，必然使得樁體彎矩產(chǎn)生較大的變化，對(duì)基坑的安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。

4結(jié)論

(1) 基坑開(kāi)挖工程中，隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，樁體的水平位移也隨之增大。其主要的變形曲線都呈現(xiàn)：在樁頂處位移最大，之后隨著樁深的增加而逐漸減小。同時(shí)在樁頂以下0～10m的范圍內(nèi)，樁體的水平位移變化較大，為樁體的監(jiān)測(cè)提供了重要分析資料。

(2) 在各個(gè)工況下，樁體的水平位移隨著超挖厚度的增加而增大。并且相比實(shí)際情況下，其他超挖厚度所造成的樁體平均變化率高達(dá)30%。同時(shí)在工況2下超挖對(duì)樁體的影響最大，應(yīng)加強(qiáng)在此過(guò)程中的監(jiān)測(cè)。

(3) 在基坑開(kāi)挖時(shí)會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境產(chǎn)生影響，地表沉降則是其中一項(xiàng)重要的表現(xiàn)?？梢钥闯觯S著開(kāi)挖深度的不斷增加，引起的地表沉降也在不斷增加。同時(shí)在超挖過(guò)大的情況下，引起的地表沉降在距坑邊0～8m的范圍之內(nèi)出現(xiàn)了較大的“突變”。所以在基坑開(kāi)挖時(shí)要避免過(guò)度超挖，同時(shí)應(yīng)當(dāng)在施工過(guò)程中密切關(guān)注該“突變”區(qū)域，加強(qiáng)監(jiān)控。

(4) 在樁體內(nèi)力分析中，可以看出在同一工況下，樁體的最大彎矩隨著超挖厚度的增加而增大。說(shuō)明在超挖過(guò)程中樁后側(cè)向土壓力先對(duì)樁產(chǎn)生了一定的變形，之后再施加預(yù)應(yīng)力錨索，雖然能抵消一部分的土壓力，但是還是不能達(dá)到樁和錨索共同作用所達(dá)到的效果。同時(shí)隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，錨索發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。

(5) 從上述分析中可以看出，超挖對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，故在實(shí)際施工中要注意及時(shí)支護(hù)，避免過(guò)度超挖。

參考文獻(xiàn)：[1]TERZAGHI K.Theoretical Soil Mechanics[M].New York: John Wiley & Sons Inc., 1943.

[2]陳忠漢，程麗萍.深基坑工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

[3]PECK R B.Deep Excavations and Tunneling in Soft Ground[C]∥International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Proceedings of 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico City,Mexico, August 25-29,1969：275-290.

[4]MANA A I,CLOUGH G W.Prediction of Movement for Braced Cut in Clay[J].Journal of the Geotechnical Division, 1981, 107(6): 756-777.

[5]龔曉南.墻后卸載與土壓力計(jì)算[J].地基處理，1995,6(2):42-43.

[6]曾國(guó)熙，潘秋元，胡一峰.軟粘土地基基坑開(kāi)挖現(xiàn)狀的研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),1988,10(3):13-22.

[7]徐中華,王衛(wèi)東.敏感環(huán)境下基坑數(shù)值分析中土體本構(gòu)模型的選擇[J].巖石力學(xué),2010,31(1):258-264.

[8]徐楊青，王永寧，程杰林.模擬深基坑開(kāi)挖和支護(hù)全過(guò)程的有限元數(shù)值分析[J].巖石力學(xué),2002,23(增1):157-160.

[9]高文華,楊林德, 沈蒲生.軟土深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形時(shí)空效應(yīng)的影響因素分析[J].土木工程學(xué)報(bào),2001,34(5):90-96.

[10]尹小濤,葛修潤(rùn),李春光,等.開(kāi)挖步及其厚度對(duì)基坑變形破壞的影響研究[C]∥第2屆全國(guó)工程安全與防護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集. 北京:科學(xué)出版社,2010:293-298.

[11]李方成,郭利娜,胡斌,等. 基于MIDAS軟件探討施工工序?qū)ι罨臃€(wěn)定性的影響[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2013,30(3):49-55.

(編輯：趙衛(wèi)兵)

收稿日期：2014-10-14;修回日期:2014-11-11

基金項(xiàng)目：中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目(2014M561806); 安徽省博士后科學(xué)基金(2015B046)；中國(guó)建筑總公司項(xiàng)目(CSCEC-2013-Z-10)

作者簡(jiǎn)介：湯瑞(1992-),男，安徽含山人，碩士研究生，主要從事基坑工程方面的研究,(電話)15055429203(電子信箱)tangrui19920210@163.com。

通訊作者：王強(qiáng)(1978-)，男，河北定州人，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士，從事巖土工程及環(huán)境巖土工程研究,(電話)18055430508(電子信箱)wangqiang0711@163.com。

doi:10.11988/ckyyb.20140879

中圖分類號(hào)：TU43

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-5485(2016)04-0105-06

Influence of Over-excavation Thickness on RetainingStructure and Surrounding Environment

TANG Rui,WANG Qiang,GUO Ling, GONG Bao-ju

(School of Civil Engineering and Architecture, Anhui University of Science and Technology, Huainan232001,China)

Abstract:In order to study the influence of over-excavation thickness on internal force and displacement of retaining structure as well as surrounding environment, we simulate the excavation process of deep foundation pit by using Midas GTS software, hence obtaining the distributions of internal force of retaining structure, deformation and subsidence in the presence of different over-excavation thicknesses. The analysis results show that over-excavation thickness has big influence on internal force and displacement of retaining structure and ground subsidence, especially on horizontal displacement of retaining structure and ground settlement. Furthermore, affected by over-excavation, the maintaining effects of pile and anchor could not act in the same time, and soil deformation under the pile is big, which is unfavorable to the stability of foundation pit. Through the research, we can improve the design of deep foundation pit, and the results can be referenced for the design, construction and research of similar projects.

Key words:over-excavation thickness; retaining structure; deep foundation pit; internal force; displacement; surrounding environment

2016,33(04):105-110