(西南石油大學(xué) 四川 成都 610500)

一、引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地下空間的開發(fā)利用越來越多，基坑開挖越來越深，深基坑的開挖會造成周圍巖土較大的變形，嚴(yán)重影響基坑的穩(wěn)定性，深基坑開挖引起的變形問題已成為熱點(diǎn)研究問題。開挖過程往往需要降水，地下水位的變化會造成巖土和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變化，進(jìn)而引起變形?；娱_挖是應(yīng)力場和基坑降水的滲流場二者的耦合作用。傳統(tǒng)研究方法是將二者分開，獨(dú)立考慮其作用影響，結(jié)果與實(shí)際有一定差距，因此研究滲流場和應(yīng)力場的耦合作用是十分必要的。研究異型深基坑開挖與降水的應(yīng)力滲流耦合作用對實(shí)際工程施工具有重要的指導(dǎo)意義。

二、工程概況及地質(zhì)條件

(一)工程概況

本工程為南京市某“工”字型地下六層三線換乘車站。車站周圍現(xiàn)狀較為空曠，為待開發(fā)的商業(yè)地塊。車站工程場地屬長江漫灘地貌單元，地形較平坦，地面高程在5.62～5.85m之間。中心里程處基坑開挖深度約44.8m，車站周邊場地較開闊，無重大建(構(gòu))筑物。根據(jù)建筑布置和使用功能的要求，本站為地下六層標(biāo)準(zhǔn)側(cè)式站臺(9.2～11.75m)車站，車站標(biāo)準(zhǔn)段寬34.2/38.2m，標(biāo)準(zhǔn)柱距9m，車站采用六層三柱四跨矩形框架結(jié)構(gòu)。

(二)地質(zhì)條件

各土層設(shè)計(jì)選用力學(xué)參數(shù)詳見表1。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)

三、三維數(shù)值模擬

(一)計(jì)算模型

根據(jù)地鐵站基坑工程的平、剖面關(guān)系建立三維1:1計(jì)算模型。模型尺寸為363mx421mx70m。土體、地下連續(xù)墻、內(nèi)墻、立柱、底板均采用實(shí)體單元模擬，采用摩爾-庫倫模型計(jì)算；基坑橫向支護(hù)采用結(jié)構(gòu)單元模擬，采用結(jié)構(gòu)梁單元模擬。同時(shí)模型設(shè)置流體算法，考慮滲流場和應(yīng)力場的禍合作用。

(二)模型結(jié)果

圖1 周圍地表沉降

連續(xù)墻y方向上的最大位移在橫邊中點(diǎn)處，變形量為96.4mm。工字型基坑開挖連續(xù)墻最大位移位于上下橫邊中點(diǎn)處。圖1為開挖結(jié)束后地表沉降情況，地表最大沉降值出現(xiàn)在下橫邊中點(diǎn)距連續(xù)墻一定距離處，周圍地表沉降最大值為126mm。

(三)明挖順作法

1.周圍地表沉降規(guī)律分析。采用FLAC3D軟件對本地下6層換乘站開挖工程采用明挖順作法進(jìn)行模擬，地下4-6層開挖采用鋼支撐進(jìn)行支護(hù)，逐層進(jìn)行開挖。圖2為上橫邊中點(diǎn)處地表沉降值隨距連續(xù)墻距離變化，地表沉降最大值在距離連續(xù)墻一段距離處，分別為171mm(明挖順作法)和120mm(半順半逆法)。

圖2 地表沉降值隨距連續(xù)墻距離變化

半順半逆法的連續(xù)墻側(cè)移最大值位于-7處，最大值為78mm，明挖順作法的連續(xù)墻最大值位于-24m處，最大值為121mm。半順半逆法由于底三層為暗挖法，位移相對較小，最大位移出現(xiàn)在上部，且比明挖順作法產(chǎn)生的最大位移小很多，半順半逆法比明挖順作法更能控制連續(xù)墻側(cè)移，施工更加安全。

四、結(jié)論

(1)長江漫灘高承壓水地基深基坑開挖工程，考慮開挖及降水的應(yīng)力滲流耦合作用，地表沉降值和連續(xù)墻變形值均較大。(2)工字型深基坑開挖工程，連續(xù)墻側(cè)移最大值出現(xiàn)在上下橫邊中點(diǎn)處。連續(xù)墻墻體深層水平位移隨深度增加，均呈“脹肚型”的變化趨勢，半逆半順法最大側(cè)移發(fā)生在上部區(qū)域，明挖順作法最大側(cè)移發(fā)生在中部區(qū)域，且半逆半順法產(chǎn)生的最大側(cè)移較明挖順作法產(chǎn)生的最大側(cè)移要小。(3)工字型深基坑開挖工程，地表沉降最大值出現(xiàn)在上下橫邊中點(diǎn)處，沉降最大值并不在連續(xù)墻邊緣處，而是在距連續(xù)墻一段距離處。半逆半順法的地表沉降、連續(xù)墻側(cè)移、橫向支撐最大軸力均小于明挖順作法。半逆半順法有利控制基坑側(cè)壁變形，降低基坑開挖風(fēng)險(xiǎn)。