張小文,何南方,陳緒云

(銅陵學(xué)院,安徽 銅陵 244000)

0 前 言

改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)的城市化進(jìn)程的不斷加快,為了應(yīng)對(duì)我國(guó)人口快速增加與城市基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)落后的矛盾,城市建設(shè)規(guī)模不斷增大,發(fā)展高層、超高層建筑、發(fā)展地下空間成為主流。對(duì)城市的地下空間的開(kāi)發(fā)與利用,使基坑工程不斷涌現(xiàn),其形式也越來(lái)越復(fù)雜,坑中坑工程作為基坑工程的獨(dú)特形式之一,具備傳統(tǒng)基坑工程卸載開(kāi)挖的部分特征。由于建筑物在施工和使用過(guò)程中存在著各種需求,有時(shí)需要在原有基坑內(nèi)部進(jìn)行再次開(kāi)挖,形成能容納地下室、承臺(tái)、電梯井等結(jié)構(gòu)的內(nèi)部小坑,被稱為內(nèi)坑或坑中坑[1]。內(nèi)坑的開(kāi)挖對(duì)外坑底面土體豎向位移的影響,相關(guān)的研究較少[2-4]。內(nèi)坑只是作為外坑的一個(gè)局部下沉,有時(shí)只需進(jìn)行簡(jiǎn)易支護(hù),對(duì)變形要求不嚴(yán)?，F(xiàn)行基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)范中未涉及坑中坑方面的問(wèn)題,仍用傳統(tǒng)的基坑支護(hù)理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工,往往會(huì)因諸多不確性因素導(dǎo)致重大工程事故。本文通過(guò)對(duì)基坑內(nèi)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移數(shù)據(jù)分析,研究?jī)?nèi)坑開(kāi)挖以及內(nèi)外墻的插入比對(duì)內(nèi)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的影響[5-7]。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

筆者通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)收集相關(guān)資料共查閱了27種坑中坑的工程案例并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并且收集了92種其他類型的基坑進(jìn)行了數(shù)據(jù)對(duì)比。所選案例均來(lái)自軟土地區(qū)的坑中坑基坑,集中分布在上海、浙江等地。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 開(kāi)挖至外坑底和開(kāi)挖至內(nèi)坑底時(shí)對(duì)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形

開(kāi)挖外坑時(shí)基坑變形程度較大,最大水平變形為40.7 mm。在外坑開(kāi)挖完成后,基坑的變形值已經(jīng)趨于穩(wěn)定。內(nèi)坑開(kāi)挖完成之后,與開(kāi)挖至外坑底時(shí)相比最大側(cè)向變形量增加6 mm左右(見(jiàn)圖1),說(shuō)明內(nèi)坑開(kāi)挖對(duì)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的影響較小。

圖1 外坑深度與內(nèi)坑深度的比值對(duì)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量的關(guān)系

2.2 內(nèi)墻插入比對(duì)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量的影響

對(duì)收集的數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)置為：內(nèi)坑開(kāi)挖深度h,內(nèi)墻入土深度d,內(nèi)墻插入比定義為內(nèi)墻入土深度與內(nèi)坑開(kāi)挖深度的比值,即c=d/h。內(nèi)墻插入比對(duì)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量的影響不大,可能是由于開(kāi)挖深度或支護(hù)形式不盡相同。內(nèi)墻插入比變化對(duì)內(nèi)墻側(cè)移有較大的影響,內(nèi)坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量隨內(nèi)墻插入比的增大而減小(見(jiàn)圖2)。

圖2 內(nèi)墻插入比與內(nèi)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量(開(kāi)挖至坑底)的關(guān)系

2.3 外墻插入比對(duì)內(nèi)坑和外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量的影響

對(duì)收集的數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)置為：外坑開(kāi)挖深度H,外墻入土深度D,內(nèi)墻插入比定義為內(nèi)墻入土深度與內(nèi)坑開(kāi)挖深度的比值,即C=D/H。外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量隨外墻插入比的增加有減小的趨勢(shì),外墻插入比的增加對(duì)內(nèi)坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量影響不大(見(jiàn)圖3)。

圖3 外墻插入比與外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量(開(kāi)挖至內(nèi)坑坑底)的關(guān)系

2.4 外墻插入比對(duì)內(nèi)坑和外坑坑底的最大豎向位移的影響

內(nèi)坑坑底的最大豎向位移如圖4所示,由此可知：土體卸載產(chǎn)生的內(nèi)坑坑底豎向位移較為明顯,均超過(guò)了94 mm以上。分析原因可知,是因?yàn)閮?nèi)墻結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)側(cè)移產(chǎn)生擠壓作用而形成的。由數(shù)據(jù)可知,內(nèi)坑坑底的最大豎向位移穩(wěn)定在96 mm左右,受外墻插入比影響較小。

圖4 不同外墻插入比與內(nèi)坑最大豎向位移的關(guān)系

在坑中坑開(kāi)挖卸載過(guò)程中,外坑坑底介于外墻和內(nèi)墻之間,作為內(nèi)坑坑背,同時(shí)又是外坑坑底,對(duì)內(nèi)墻則提供主動(dòng)土壓力作用,而對(duì)外墻提供被動(dòng)土壓力作用,此處土體應(yīng)力路徑最為復(fù)雜。外坑坑底的最大豎向位移穩(wěn)定在85 mm左右,受外墻插入比的影響也比較小。

3 結(jié) 語(yǔ)

1)內(nèi)坑開(kāi)挖對(duì)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形影響較小,對(duì)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生很小的影響；外坑開(kāi)挖結(jié)束,圍護(hù)變形值基本穩(wěn)定,主要變形集中在外坑的開(kāi)挖上。外坑的水平變形主要是大基坑的外圍護(hù)變形,內(nèi)坑的水平變形較小。設(shè)計(jì)施工中,應(yīng)重點(diǎn)觀察外坑開(kāi)挖過(guò)程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。

2)外墻墻身側(cè)移受外墻插入比的影響較大,但內(nèi)墻插入比對(duì)其基本無(wú)影響；而內(nèi)墻墻身側(cè)移受內(nèi)墻插入比的影響較大,但外墻插入比對(duì)其基本無(wú)影響。

3)坑中坑的外坑卸載導(dǎo)致被動(dòng)區(qū)土體豎向應(yīng)力減小,內(nèi)坑再次開(kāi)挖卸載則使內(nèi)外墻體均產(chǎn)生向坑內(nèi)發(fā)生位移趨勢(shì),外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量隨外墻插入比的增加有減小的趨勢(shì)；外墻插入比的增加有利于降低外坑圍護(hù)的水平變形量。內(nèi)坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量隨外墻插入比的增加有升高的趨勢(shì),適當(dāng)降低外墻插入比有利于減小內(nèi)坑的水平變形量。

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