范多祥,肖紅菊,宋學(xué)松,王華凡,鐘東生

(銅陵學(xué)院 建筑工程學(xué)院,安徽 銅陵 244000)

0 前 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,在各城市地鐵發(fā)展建設(shè)的同時(shí),城市內(nèi)開(kāi)挖深基坑引發(fā)的一系列問(wèn)題接踵而來(lái),而現(xiàn)有的基坑工程標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范中都沒(méi)有提到坑中坑成果,疏忽坑中坑問(wèn)題也招致了一些基坑工程事故,龔曉南[1]呼吁重視“坑中坑”對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響,并對(duì)“坑中坑”類(lèi)基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和變形特性進(jìn)行了對(duì)比分析。吳銘炳[2]通過(guò)分析內(nèi)坑、外坑間的相互影響,對(duì)軟土地區(qū)坑中坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算深度的取值進(jìn)行了相關(guān)研究。陳樂(lè)意等[3]利用數(shù)值模擬對(duì)軟土地區(qū)某基坑的開(kāi)挖計(jì)算深度、坑中坑位置等影響因素進(jìn)行了探討。申明亮[4]利用有限元軟件對(duì)影響坑中坑基坑應(yīng)力場(chǎng)的內(nèi)外坑面積比、內(nèi)外坑深度比、坑址系數(shù)和內(nèi)墻插入比等參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。目前對(duì)“坑中坑”的研究主要集中在利用數(shù)值模擬進(jìn)行分析,鑒于“坑中坑”類(lèi)問(wèn)題尚有較大的研究空間,本文試圖通過(guò)對(duì)大量文獻(xiàn)調(diào)研以及實(shí)際工程中數(shù)據(jù)的收集、整理、研究和分析,并結(jié)合“坑中坑”自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn),獲得坑中坑基坑的變形特性,從而為坑中坑的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

1 數(shù)據(jù)分析結(jié)果

1.1 最大側(cè)向變形量與內(nèi)外坑間距間的關(guān)系

為數(shù)據(jù)分析方便,將坑中坑式基坑工程的設(shè)計(jì)參數(shù)用以下符號(hào)表示：外坑開(kāi)挖深度H,內(nèi)坑開(kāi)挖深度h,外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量δHmax,內(nèi)坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量δhmax,外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量δHmax與開(kāi)挖總深度(h+H)的比值,即K=δHmax/(h+H),內(nèi)坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量δhmax與開(kāi)挖總深度(h+H)的比值,即k=δhmax/(h+H)

將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理得到外坑和內(nèi)坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形與開(kāi)挖總深度的比值(k和K)如圖1所示。

圖1 K、k與內(nèi)外坑間距關(guān)系圖

對(duì)數(shù)據(jù)分析得出以下結(jié)論。

1)當(dāng)開(kāi)挖總深度不變時(shí),外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量隨內(nèi)外坑間距的增大而減小,分析結(jié)論與文獻(xiàn)[5]的結(jié)論基本一致。

2)當(dāng)開(kāi)挖總深度不變時(shí),內(nèi)坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量隨內(nèi)外坑間距的增大而增大。

1.2 最大側(cè)向變形量與內(nèi)外坑插入比間的關(guān)系

為數(shù)據(jù)分析方便,將設(shè)計(jì)參數(shù)用以下符號(hào)表示：外坑開(kāi)挖深度H,內(nèi)坑開(kāi)挖深度h,外墻入土深度D,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。外墻插入比定義為內(nèi)墻入土深度與內(nèi)坑開(kāi)挖深度的比值,即C=D/H。將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理得到內(nèi)外坑插入比(c和C)與內(nèi)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量如圖2～3所示,對(duì)數(shù)據(jù)分析得出以下結(jié)論：

1)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,相反內(nèi)墻插入比對(duì)內(nèi)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(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。

2)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),而外墻插入比的變化對(duì)內(nèi)坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量影響不大。

圖2 c與δhmax、δHmax關(guān)系圖

圖3 C與δhmax、δHmax關(guān)系圖

1.3 開(kāi)挖深度與基坑周?chē)乇碜畲蟪两抵店P(guān)系

為數(shù)據(jù)分析方便,將設(shè)計(jì)參數(shù)用以下符號(hào)表示：外坑開(kāi)挖深度H,內(nèi)坑開(kāi)挖深度h,基坑周?chē)乇碜畲蟪两抵郸膙max將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理得到內(nèi)、外坑開(kāi)挖深度與基坑周?chē)乇碜畲蟪两抵郸膙max,如圖4所示,對(duì)數(shù)據(jù)分析得出以下結(jié)論。

1)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、開(kāi)挖方式等因素相同的條件下,基坑周?chē)乇碜畲蟪两抵蹬c外坑開(kāi)挖深度、內(nèi)坑開(kāi)挖深度兩者單獨(dú)有著密切的關(guān)聯(lián)(如圖4)，結(jié)合文獻(xiàn)[6]，單基坑坑周地表最大沉降與開(kāi)挖深度關(guān)系δvmax=αHe(式中，α=0.133% ～ 0.332%),“坑中坑”雖為一種特殊的基坑形式,但單級(jí)基坑與“坑中坑”忽略?xún)?nèi)坑影響的情況下,外坑開(kāi)挖深度與地表最大沉降量之間的關(guān)系類(lèi)似,但α不同,考慮“坑中坑”內(nèi)坑影響時(shí)周?chē)乇沓两盗肯啾葐渭?jí)基坑更大,內(nèi)坑的開(kāi)挖深度與地表最大沉降量不再符合單基坑的線性規(guī)律。

圖4 H、h與δvmax關(guān)系圖

2 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)坑中坑式基坑相應(yīng)的各項(xiàng)變形特性的研究還在初步階段這一現(xiàn)象,筆者收集了27組來(lái)自軟土地區(qū)實(shí)際建設(shè)項(xiàng)目中的數(shù)據(jù),進(jìn)行分析,得出以下結(jié)論。

1)當(dāng)開(kāi)挖總深度不變時(shí),外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形隨內(nèi)外坑間距的增大而減小,內(nèi)坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形隨內(nèi)外坑間距的增大而增大。

2)內(nèi)墻插入比對(duì)外坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量的影響不大,相反內(nèi)墻插入比對(duì)內(nèi)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(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。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),而外墻插入比的變化對(duì)內(nèi)坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形量影響不大。

3)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、開(kāi)挖方式等因素相同的條件下,基坑周?chē)乇碜畲蟪两抵蹬c外坑開(kāi)挖深度、內(nèi)坑開(kāi)挖深度兩者單獨(dú)有著密切的關(guān)聯(lián),“坑中坑”雖為一種特殊的基坑形式,但單級(jí)基坑與“坑中坑”忽略?xún)?nèi)坑影響的情況下,外坑開(kāi)挖深度與地表最大沉降量之間的關(guān)系類(lèi)似,考慮“坑中坑”內(nèi)坑影響時(shí)周?chē)乇沓两盗肯啾葐渭?jí)基坑更大,內(nèi)坑的開(kāi)挖深度與地表最大沉降量不再符合單基坑的線性規(guī)律。

由于各項(xiàng)工程基坑支護(hù)方式、施工用料,基坑開(kāi)挖方式等因素的不同,對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、基坑周邊土體沉降等變形都會(huì)產(chǎn)生影響,因此，本文的結(jié)論有待進(jìn)一步考證。

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