基坑開挖方式與施工順序?qū)︵徑淼兰暗貙幼冃斡绊懛治觯?/h1>
2023-02-14 04:06:48葉愛軍尚傳凱
甘肅科技 2023年12期
葉愛軍，尚傳凱，趙 凱，楊 桃
（1.中國鐵建昆侖投資集團有限公司，云南 昆明 610040；2.長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安 710064；3.四川都金山地軌道交通有限責(zé)任公司，四川 成都 611830；4.四川蜀道新制式軌道集團有限責(zé)任公司，四川 成都 610023）
0 引言
地鐵作為城市內(nèi)交通工具正處于快速發(fā)展階段。地鐵施工過程中風(fēng)井結(jié)構(gòu)是其不可缺少的附屬設(shè)施[1]。風(fēng)井基坑開挖具有危險性，如廣州海珠城廣場基坑坍塌和百色市百東新區(qū)一基坑發(fā)生塌方事故，造成數(shù)名施工人員傷亡及鄰近房屋受損。如何控制地下連續(xù)墻施工及基坑開挖所引起的地表沉降及周圍結(jié)構(gòu)變形成為此類工程的重點和難點[2]。
針對風(fēng)井基坑開挖過程中的變形問題，李蕊[3]通過增加基坑支撐及圍護結(jié)構(gòu)剛度、增加基坑圍護結(jié)構(gòu)入土深度、適當(dāng)縮小基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)土體尺寸的技術(shù)手段，達到降低基坑支護變形程度的目的。曹浪等[4]采用預(yù)加固技術(shù)及后加固技術(shù)，通過數(shù)值模擬手段，驗證了預(yù)加固技術(shù)明顯比后加固技術(shù)更有利于控制基坑變形，確?；又苓吔?gòu)筑物安全。倪茜等[5]基于FLAC3D模型選取分區(qū)分層開挖和邊退邊挖兩種開挖方式對基坑進行開挖模擬，分析開挖過程中基坑自身和周圍環(huán)境的變形規(guī)律，并比較兩種開挖方式的優(yōu)劣。結(jié)果表明：分層倒退開挖和分層跳挖相對于分層大開挖都有明顯的優(yōu)勢。隧道位于基坑周圍作為主要研究對象，一些學(xué)者通過數(shù)值模擬的方式研究隧道在各種不同工況下，所受擾動時引起的變形特征[6-8]。也有學(xué)者通過分區(qū)開挖[9-13]的方式進行優(yōu)化，但對于基坑施工順序及變化過程分析較少。
為此，以某隧道風(fēng)井基坑施工為例，建立基坑開挖三維有限元模型，通過改變基坑開挖方式和施工順序，以此分析不同開挖方式及順序?qū)Φ乇沓两怠⑺淼浪脚c豎向位移和地連墻水平位移的影響，以期為同類型基坑的開挖方式及順序選取提供參考。
1 工程概況
某地鐵風(fēng)井基坑位于河流南岸，基坑地連墻邊緣距離河流45.5 m，地鐵隧道位于基坑?xùn)|部8.1 m，埋深16.6 m位置處。根據(jù)相應(yīng)地勘報告，基坑附近包含素填土、淤泥質(zhì)黏土、黏性土、中風(fēng)化巖四層土體。
基坑整體支護結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，基坑支護措施為地連墻與混凝土圍檁的支護體系。外圍為1.2 m厚地連墻布置，地連墻埋深至地下41.25 m處，地上6.55 m?；娱_挖深度21.7 m，自上而下設(shè)置五道混凝土圍檁，每道支撐圍檁豎向間距按基坑實際工程確定?；油翆臃治鍖舆M行整體開挖，開挖厚度按照圍檁豎向間距設(shè)計。
2 有限元模型
2.1 模型概況
采用有限元軟件，建立風(fēng)井基坑施工對鄰近隧道與地層的變形特性數(shù)值分析模型?；娱_挖平面尺寸為14 m×37.6 m，開挖深度為22.9 m。為便于分析基坑周圍土體累積沉降變化，同時考慮周圍隧道和河流的影響，模型與基坑的邊界距離為基坑尺寸的2倍。模型側(cè)向邊界距離基坑邊地連墻80 m，底部邊界向下延伸50 m。主要結(jié)構(gòu)為基坑支護體系和隧道，三維模型尺寸為200 m×176 m×50 m，形狀盡量規(guī)則并適當(dāng)加密，以防止計算的收斂和結(jié)果精度受到影響。混凝土圍檁為便于建立模型分析，尺寸設(shè)置為800 mm×1000 mm，基坑整體三維有限元模型如圖2所示。
圖2 三維有限元模型
2.2 模型參數(shù)及邊界條件
隧道位于地下16.6 m處，圓形斷面，斷面直徑尺寸6.2 m，隧道襯砌管片厚0.3 m。土體采用摩爾-庫倫模型，混凝土采用C30級別。地鐵隧道采用2D板單元模擬，基坑襯砌底板采用2D板單元，混凝土圍檁采用1D梁單元?；油翆雍椭ёo結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)參數(shù)見表1和表2。主要計算內(nèi)容為基坑影響范圍內(nèi)地連墻、隧道和土體的變形情況，因此要對模型施加相應(yīng)約束，以限制無關(guān)變形，在模型側(cè)面設(shè)置水平約束，底面設(shè)置豎向約束，頂部不設(shè)置約束。
表1 基坑土層物理力學(xué)參數(shù)
表2 支護結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)
2.3 基坑施工模擬
基坑在實際工程中，采用整體開挖方式，基坑沿著豎向開挖21.7 m。基坑模擬施工過程中，按照實際工況采用逆作法施工順序?；娱_挖過程主要體現(xiàn)為3個階段，第1階段，在地連墻支護作用下，整體開挖土層；第2階段，在新開挖土層底部地連墻位置處，施工修建混凝土圍檁；第3階段，在基坑各土層施工完成后，基坑底部施工襯砌底?；舆吘壍剡B墻作為主要支護結(jié)構(gòu)，隧道作為已有建筑物，在基坑施工前就已存在，將隧道和地連墻作為初始結(jié)構(gòu)進行位移清零，只考慮基坑施工過程的影響。
3 數(shù)值模擬分析
在實際工程中，沿著基坑周圍布置監(jiān)測點，23個沉降測量標志位于施工現(xiàn)場地表，以南風(fēng)井為開挖中心分布在基坑周圍。圖3和圖4分別為C2-1～C2-8測點和C3-1～C3-8測點的累積沉降模擬結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果的對比情況。從圖3中可以看出在基坑開挖的整個施工階段，無論是數(shù)值模擬數(shù)據(jù)還是現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，地表累積沉降量均隨施工階段而增加。
圖3 C2-1～C2-8測點的累積沉降模擬結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果的對比情況
圖4 C3-1～C3-8測點的累積沉降模擬結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果的對比情況
現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明，地表累積沉降量最大值為16 mm，數(shù)值模擬中，地表累積沉降量最大值為18 mm。數(shù)值模擬與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)變形趨勢相同，最大沉降值相差11%。在數(shù)值模擬中第7施工階段，進行第4段4.85 m開挖過程中，地表沉降變化最大，應(yīng)著重注意這一段的施工安全。沉降變化趨勢與圖4中實測結(jié)果[14]類似。
在風(fēng)井基坑開挖的整個階段，地表累計沉降逐漸增加，累計沉降量最大值在允許變化范圍內(nèi)。通過地層沉降分析模擬結(jié)果與實測結(jié)果對比，可以判斷出有限元模型結(jié)果與施工現(xiàn)場實際監(jiān)測結(jié)果較為符合，可進行后續(xù)的對比分析。
4 不同優(yōu)化方式對比
4.1 整體與分區(qū)對比
為減少風(fēng)井基坑開挖對周圍土層環(huán)境及隧道的影響，可以通過分區(qū)開挖的方式進行優(yōu)化，將整體基坑劃分為若干個小基坑，合理避開受影響區(qū)域，優(yōu)先施工遠離隧道的安全區(qū)域，確保施工連續(xù)，節(jié)約施工工期，保證施工節(jié)點。隧道風(fēng)井基坑開挖前，先在劃分出的基坑中間修建臨時隔墻，再進行遠離隧道區(qū)土體開挖和主體結(jié)構(gòu)的區(qū)域施工，施工及支護結(jié)束后，再依次進行其余區(qū)域的施工。
基坑位于臨河軟土地區(qū)，土質(zhì)軟弱且基坑面積較大，基坑開挖過程所引起的地層變形較大。為減小基坑開挖的影響，可將大基坑分為2個或者3個小基坑。因此，為對比分析不同開挖方式及順序?qū)Φ乇沓两?、隧道水平與豎向位移和地連墻水平位移的影響，共設(shè)立3個工況，具體工況見表3。
表3 基坑不同開挖方式
選取工況1、2、3研究整體開挖與分區(qū)開挖的不同?；幽蟼?cè)較為平坦且所受其余結(jié)構(gòu)影響較小，地表的變形也較為明顯，適于用來布設(shè)測點?；又車鷾y點從距地連墻邊緣向外圍布置，以3 m為間隔布置在基坑長邊側(cè)地層表面。圖5為不同開挖方式下的地表沉降值對比。
圖5 不同開挖方式下地表沉降值
基坑采用整體開挖時，周圍土體向下沉降，最大沉降量17.51 mm，且變化幅度較大；分區(qū)開挖時，基坑周圍土體沉降變形減小，在分2區(qū)與3區(qū)情況下，最小值分別為5.58 mm、4.99 mm。在距離基坑周邊50 m范圍外，土層表面位移近乎保持不變。可用地表變形量判斷不同開挖方式所引起的基坑周圍土體變形起伏情況。工況1、2、3地表變形量分別為27.14 mm、14.85 mm、14.17 mm，采用分2區(qū)和3區(qū)開挖方式，地表變形量分別減小45%、48%?？梢悦黠@看出分區(qū)開挖相比于整體開挖更有利于控制基坑周圍地表變形。
不同開挖方式下隧道的最大豎向位移相差較小便不進行分析，最大水平位移結(jié)果如圖6所示。由圖可以看出，工況1中隧道水平位移最大值為1.65 mm；工況2中隧道水平位移最大值為0.33 mm；工況3中隧道水平位移最大值為0.18 mm。
圖6 不同開挖方式下隧道最大水平位移
對比可以看出采用分2區(qū)和3區(qū)開挖的基坑，鄰近隧道在豎直方向上的位移值變化不大；水平方向上的最大位移分別減小80%、89%?？煽闯龇謪^(qū)開挖方式可減小對于同一層土體水平向擾動效果。
從圖5、圖6中可以看出，基坑采用分區(qū)開挖的方式，各施工步驟開挖面面積減小，有利于控制地表沉降變形，地表最大豎向位移出現(xiàn)在距基坑10 m位置處；隧道豎向位移處于土體隆起位置，受不同開挖方式的影響較小；由于基坑為水平向分區(qū)，豎直向每一施工階段開挖深度相同?；娱_挖時水平向擾動減小較多，豎直向擾動減小較少。因此，分區(qū)開挖對于隧道水平位移的控制效果更顯著。
4.2 不同施工順序?qū)Ρ?/h3>
為對比分析3區(qū)開挖基坑在不同施工順序下對周圍結(jié)構(gòu)變形與地層沉降的影響，設(shè)3個不同施工順序工況見表4。
表4 基坑不同施工順序
在基坑開挖過程中，采用不同開挖方式所引起的地表最終變形值近乎相同，最大位移量變化趨勢如圖7所示。由于分3區(qū)開挖，基坑設(shè)置內(nèi)部地連墻分隔土體，使得支護結(jié)構(gòu)的剛度增大，周圍土體受施工開挖的影響而向上隆起?？拷舆吘壨馏w變形最大，土體沿著遠離基坑方向變形逐漸減小。3種開挖方式所引起的地表的最大位移均為9.2 mm左右，出現(xiàn)在基坑邊緣位置處。地表隆起變形量為9.2 mm。在施工階段中，兩側(cè)同時開挖的工況5變化率最大，施工結(jié)束較早，應(yīng)著重關(guān)注其施工過程中的安全問題。而采用跳挖方式的工況4與采用順序開挖的工況3最終位移結(jié)果相同，但在第6施工階段開始跳挖之后，所引起的地表位移均小于按順序開挖。
圖7 基坑邊緣土體最大豎向位移變化過程
基坑周圍隧道主要受周圍土體的作用而向上隆起，向遠離基坑外側(cè)擠壓。改變施工順序?qū)τ谒淼镭Q向位移最終結(jié)果影響較小，對于水平位移影響較大。圖8中在3種施工順序下，隧道最大豎向位移為2.54 mm，出現(xiàn)在臨近基坑處隧道左拱腰位置。跳挖施工時先開挖靠近隧道基坑，隧道豎向位移變化趨勢比按順序開挖更明顯；兩側(cè)同時開挖能縮短施工工期，位移變化趨勢與跳挖類似。
圖8 隧道最大豎向位移變化過程
5 結(jié)論
（1）基坑整體開挖時，基坑周圍地表沉降呈現(xiàn)先減小后增大的拋物線型，最大沉降集中出現(xiàn)在距基坑邊緣10 m附近，距基坑越遠，地表產(chǎn)生的沉降變形越小。地表沉降最大值出現(xiàn)在基坑長邊側(cè)。地連墻變形為中間大、上下兩側(cè)小，隧道隆起變形集中發(fā)生在鄰近基坑附近的隧道中部。
（2）基坑采用分區(qū)開挖的方式由于水平向分區(qū)，豎直向開挖階段不變，對于地表及鄰近隧道的水平位移控制效果更顯著。分3區(qū)開挖比分2區(qū)相比位移控制效果更好。但分3區(qū)施工工期較長，對于施工技術(shù)要求更高。
（3）改變施工順序，對于最終變形結(jié)果影響較小，但有利于控制施工過程中的變形。分3區(qū)跳挖中的兩側(cè)同時開挖卸載可有效縮短施工周期，但對于施工技術(shù)及過程中的變形控制有較高要求。
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針對風(fēng)井基坑開挖過程中的變形問題，李蕊[3]通過增加基坑支撐及圍護結(jié)構(gòu)剛度、增加基坑圍護結(jié)構(gòu)入土深度、適當(dāng)縮小基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)土體尺寸的技術(shù)手段，達到降低基坑支護變形程度的目的。曹浪等[4]采用預(yù)加固技術(shù)及后加固技術(shù)，通過數(shù)值模擬手段，驗證了預(yù)加固技術(shù)明顯比后加固技術(shù)更有利于控制基坑變形，確?；又苓吔?gòu)筑物安全。倪茜等[5]基于FLAC3D模型選取分區(qū)分層開挖和邊退邊挖兩種開挖方式對基坑進行開挖模擬，分析開挖過程中基坑自身和周圍環(huán)境的變形規(guī)律，并比較兩種開挖方式的優(yōu)劣。結(jié)果表明：分層倒退開挖和分層跳挖相對于分層大開挖都有明顯的優(yōu)勢。隧道位于基坑周圍作為主要研究對象，一些學(xué)者通過數(shù)值模擬的方式研究隧道在各種不同工況下，所受擾動時引起的變形特征[6-8]。也有學(xué)者通過分區(qū)開挖[9-13]的方式進行優(yōu)化，但對于基坑施工順序及變化過程分析較少。
為此，以某隧道風(fēng)井基坑施工為例，建立基坑開挖三維有限元模型，通過改變基坑開挖方式和施工順序，以此分析不同開挖方式及順序?qū)Φ乇沓两怠⑺淼浪脚c豎向位移和地連墻水平位移的影響，以期為同類型基坑的開挖方式及順序選取提供參考。
1 工程概況
某地鐵風(fēng)井基坑位于河流南岸，基坑地連墻邊緣距離河流45.5 m，地鐵隧道位于基坑?xùn)|部8.1 m，埋深16.6 m位置處。根據(jù)相應(yīng)地勘報告，基坑附近包含素填土、淤泥質(zhì)黏土、黏性土、中風(fēng)化巖四層土體。
基坑整體支護結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，基坑支護措施為地連墻與混凝土圍檁的支護體系。外圍為1.2 m厚地連墻布置，地連墻埋深至地下41.25 m處，地上6.55 m?；娱_挖深度21.7 m，自上而下設(shè)置五道混凝土圍檁，每道支撐圍檁豎向間距按基坑實際工程確定?；油翆臃治鍖舆M行整體開挖，開挖厚度按照圍檁豎向間距設(shè)計。
2 有限元模型
2.1 模型概況
采用有限元軟件，建立風(fēng)井基坑施工對鄰近隧道與地層的變形特性數(shù)值分析模型?；娱_挖平面尺寸為14 m×37.6 m，開挖深度為22.9 m。為便于分析基坑周圍土體累積沉降變化，同時考慮周圍隧道和河流的影響，模型與基坑的邊界距離為基坑尺寸的2倍。模型側(cè)向邊界距離基坑邊地連墻80 m，底部邊界向下延伸50 m。主要結(jié)構(gòu)為基坑支護體系和隧道，三維模型尺寸為200 m×176 m×50 m，形狀盡量規(guī)則并適當(dāng)加密，以防止計算的收斂和結(jié)果精度受到影響。混凝土圍檁為便于建立模型分析，尺寸設(shè)置為800 mm×1000 mm，基坑整體三維有限元模型如圖2所示。
圖2 三維有限元模型
2.2 模型參數(shù)及邊界條件
隧道位于地下16.6 m處，圓形斷面，斷面直徑尺寸6.2 m，隧道襯砌管片厚0.3 m。土體采用摩爾-庫倫模型，混凝土采用C30級別。地鐵隧道采用2D板單元模擬，基坑襯砌底板采用2D板單元，混凝土圍檁采用1D梁單元?；油翆雍椭ёo結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)參數(shù)見表1和表2。主要計算內(nèi)容為基坑影響范圍內(nèi)地連墻、隧道和土體的變形情況，因此要對模型施加相應(yīng)約束，以限制無關(guān)變形，在模型側(cè)面設(shè)置水平約束，底面設(shè)置豎向約束，頂部不設(shè)置約束。
表1 基坑土層物理力學(xué)參數(shù)
表2 支護結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)
2.3 基坑施工模擬
基坑在實際工程中，采用整體開挖方式，基坑沿著豎向開挖21.7 m。基坑模擬施工過程中，按照實際工況采用逆作法施工順序?；娱_挖過程主要體現(xiàn)為3個階段，第1階段，在地連墻支護作用下，整體開挖土層；第2階段，在新開挖土層底部地連墻位置處，施工修建混凝土圍檁；第3階段，在基坑各土層施工完成后，基坑底部施工襯砌底?；舆吘壍剡B墻作為主要支護結(jié)構(gòu)，隧道作為已有建筑物，在基坑施工前就已存在，將隧道和地連墻作為初始結(jié)構(gòu)進行位移清零，只考慮基坑施工過程的影響。
3 數(shù)值模擬分析
在實際工程中，沿著基坑周圍布置監(jiān)測點，23個沉降測量標志位于施工現(xiàn)場地表，以南風(fēng)井為開挖中心分布在基坑周圍。圖3和圖4分別為C2-1～C2-8測點和C3-1～C3-8測點的累積沉降模擬結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果的對比情況。從圖3中可以看出在基坑開挖的整個施工階段，無論是數(shù)值模擬數(shù)據(jù)還是現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，地表累積沉降量均隨施工階段而增加。
圖3 C2-1～C2-8測點的累積沉降模擬結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果的對比情況
圖4 C3-1～C3-8測點的累積沉降模擬結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果的對比情況
現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明，地表累積沉降量最大值為16 mm，數(shù)值模擬中，地表累積沉降量最大值為18 mm。數(shù)值模擬與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)變形趨勢相同，最大沉降值相差11%。在數(shù)值模擬中第7施工階段，進行第4段4.85 m開挖過程中，地表沉降變化最大，應(yīng)著重注意這一段的施工安全。沉降變化趨勢與圖4中實測結(jié)果[14]類似。
在風(fēng)井基坑開挖的整個階段，地表累計沉降逐漸增加，累計沉降量最大值在允許變化范圍內(nèi)。通過地層沉降分析模擬結(jié)果與實測結(jié)果對比，可以判斷出有限元模型結(jié)果與施工現(xiàn)場實際監(jiān)測結(jié)果較為符合，可進行后續(xù)的對比分析。
4 不同優(yōu)化方式對比
4.1 整體與分區(qū)對比
為減少風(fēng)井基坑開挖對周圍土層環(huán)境及隧道的影響，可以通過分區(qū)開挖的方式進行優(yōu)化，將整體基坑劃分為若干個小基坑，合理避開受影響區(qū)域，優(yōu)先施工遠離隧道的安全區(qū)域，確保施工連續(xù)，節(jié)約施工工期，保證施工節(jié)點。隧道風(fēng)井基坑開挖前，先在劃分出的基坑中間修建臨時隔墻，再進行遠離隧道區(qū)土體開挖和主體結(jié)構(gòu)的區(qū)域施工，施工及支護結(jié)束后，再依次進行其余區(qū)域的施工。
基坑位于臨河軟土地區(qū)，土質(zhì)軟弱且基坑面積較大，基坑開挖過程所引起的地層變形較大。為減小基坑開挖的影響，可將大基坑分為2個或者3個小基坑。因此，為對比分析不同開挖方式及順序?qū)Φ乇沓两?、隧道水平與豎向位移和地連墻水平位移的影響，共設(shè)立3個工況，具體工況見表3。
表3 基坑不同開挖方式
選取工況1、2、3研究整體開挖與分區(qū)開挖的不同?；幽蟼?cè)較為平坦且所受其余結(jié)構(gòu)影響較小，地表的變形也較為明顯，適于用來布設(shè)測點?；又車鷾y點從距地連墻邊緣向外圍布置，以3 m為間隔布置在基坑長邊側(cè)地層表面。圖5為不同開挖方式下的地表沉降值對比。
圖5 不同開挖方式下地表沉降值
基坑采用整體開挖時，周圍土體向下沉降，最大沉降量17.51 mm，且變化幅度較大；分區(qū)開挖時，基坑周圍土體沉降變形減小，在分2區(qū)與3區(qū)情況下，最小值分別為5.58 mm、4.99 mm。在距離基坑周邊50 m范圍外，土層表面位移近乎保持不變。可用地表變形量判斷不同開挖方式所引起的基坑周圍土體變形起伏情況。工況1、2、3地表變形量分別為27.14 mm、14.85 mm、14.17 mm，采用分2區(qū)和3區(qū)開挖方式，地表變形量分別減小45%、48%?？梢悦黠@看出分區(qū)開挖相比于整體開挖更有利于控制基坑周圍地表變形。
不同開挖方式下隧道的最大豎向位移相差較小便不進行分析，最大水平位移結(jié)果如圖6所示。由圖可以看出，工況1中隧道水平位移最大值為1.65 mm；工況2中隧道水平位移最大值為0.33 mm；工況3中隧道水平位移最大值為0.18 mm。
圖6 不同開挖方式下隧道最大水平位移
對比可以看出采用分2區(qū)和3區(qū)開挖的基坑，鄰近隧道在豎直方向上的位移值變化不大；水平方向上的最大位移分別減小80%、89%?？煽闯龇謪^(qū)開挖方式可減小對于同一層土體水平向擾動效果。
從圖5、圖6中可以看出，基坑采用分區(qū)開挖的方式，各施工步驟開挖面面積減小，有利于控制地表沉降變形，地表最大豎向位移出現(xiàn)在距基坑10 m位置處；隧道豎向位移處于土體隆起位置，受不同開挖方式的影響較小；由于基坑為水平向分區(qū)，豎直向每一施工階段開挖深度相同?；娱_挖時水平向擾動減小較多，豎直向擾動減小較少。因此，分區(qū)開挖對于隧道水平位移的控制效果更顯著。
4.2 不同施工順序?qū)Ρ?/h3>
為對比分析3區(qū)開挖基坑在不同施工順序下對周圍結(jié)構(gòu)變形與地層沉降的影響，設(shè)3個不同施工順序工況見表4。
表4 基坑不同施工順序
在基坑開挖過程中，采用不同開挖方式所引起的地表最終變形值近乎相同，最大位移量變化趨勢如圖7所示。由于分3區(qū)開挖，基坑設(shè)置內(nèi)部地連墻分隔土體，使得支護結(jié)構(gòu)的剛度增大，周圍土體受施工開挖的影響而向上隆起?？拷舆吘壨馏w變形最大，土體沿著遠離基坑方向變形逐漸減小。3種開挖方式所引起的地表的最大位移均為9.2 mm左右，出現(xiàn)在基坑邊緣位置處。地表隆起變形量為9.2 mm。在施工階段中，兩側(cè)同時開挖的工況5變化率最大，施工結(jié)束較早，應(yīng)著重關(guān)注其施工過程中的安全問題。而采用跳挖方式的工況4與采用順序開挖的工況3最終位移結(jié)果相同，但在第6施工階段開始跳挖之后，所引起的地表位移均小于按順序開挖。
圖7 基坑邊緣土體最大豎向位移變化過程
基坑周圍隧道主要受周圍土體的作用而向上隆起，向遠離基坑外側(cè)擠壓。改變施工順序?qū)τ谒淼镭Q向位移最終結(jié)果影響較小，對于水平位移影響較大。圖8中在3種施工順序下，隧道最大豎向位移為2.54 mm，出現(xiàn)在臨近基坑處隧道左拱腰位置。跳挖施工時先開挖靠近隧道基坑，隧道豎向位移變化趨勢比按順序開挖更明顯；兩側(cè)同時開挖能縮短施工工期，位移變化趨勢與跳挖類似。
圖8 隧道最大豎向位移變化過程
5 結(jié)論
（1）基坑整體開挖時，基坑周圍地表沉降呈現(xiàn)先減小后增大的拋物線型，最大沉降集中出現(xiàn)在距基坑邊緣10 m附近，距基坑越遠，地表產(chǎn)生的沉降變形越小。地表沉降最大值出現(xiàn)在基坑長邊側(cè)。地連墻變形為中間大、上下兩側(cè)小，隧道隆起變形集中發(fā)生在鄰近基坑附近的隧道中部。
（2）基坑采用分區(qū)開挖的方式由于水平向分區(qū)，豎直向開挖階段不變，對于地表及鄰近隧道的水平位移控制效果更顯著。分3區(qū)開挖比分2區(qū)相比位移控制效果更好。但分3區(qū)施工工期較長，對于施工技術(shù)要求更高。
（3）改變施工順序，對于最終變形結(jié)果影響較小，但有利于控制施工過程中的變形。分3區(qū)跳挖中的兩側(cè)同時開挖卸載可有效縮短施工周期，但對于施工技術(shù)及過程中的變形控制有較高要求。
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