李天降, 朱孟君, 王哲, 宋許根, 甄潔, 衣凡, 雷華陽(yáng), 鄭剛, 程雪松*

(1.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司道路交通設(shè)計(jì)研究院, 武漢 430063; 2.天津大學(xué)土木工程系, 天津 300072)

隨著中國(guó)城市化進(jìn)程加快,地下空間利用率逐漸提高,基坑開挖及支護(hù)發(fā)展迅速。但是基坑設(shè)計(jì)不當(dāng)或工程經(jīng)驗(yàn)不足會(huì)引起較大的圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形和地表沉降,嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致基坑失穩(wěn),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,甚至威脅人身安全[1-3]?；庸こ淌墙ㄖこ毯突A(chǔ)設(shè)施工程的建設(shè)之本,基坑變形規(guī)律分析和控制又是基坑工程中重要部分,特別是在軟土地區(qū)的基坑施工中,土體性質(zhì)較差[4],控制基坑與支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、確定合理的基坑安全的控制標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。

鑒于此,中國(guó)編制了許多國(guó)家規(guī)范和行業(yè)規(guī)程。比如,《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50497—2019)[5]給出了不同支護(hù)結(jié)構(gòu)類型的基坑變形絕對(duì)值及其與基坑開挖深度的關(guān)系,取較小值作為控制值,如采用鋼板樁支護(hù)的基坑的深層水平位移值,要求一級(jí)基坑的控制值為50～60 mm或0.6%H～0.7%H,二級(jí)基坑的控制值為60～80 mm或 0.7%H～0.8%H,三級(jí)基坑的控制值為70～90 mm 或0.8%H～1.0%H,H為基坑深度。北京地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(DB 11/489—2016)[6]中規(guī)定,當(dāng)無(wú)明確要求時(shí),最大水平變形限值:一級(jí)基坑為0.002H,二級(jí)基坑為0.004H,三級(jí)基坑為0.006H?！稄V東省建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T 15-20—2016)[7]中根據(jù)環(huán)境等級(jí)明確了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移控制值,環(huán)境等級(jí)為一級(jí)基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移控制值取30 mm且不大于0.002H,環(huán)境等級(jí)為二級(jí)基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移控制值取45～50 mm且不大于0.004H,環(huán)境等級(jí)為三級(jí)基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移控制值取60～100 mm 且不大于0.006H。上海市《基坑工程技術(shù)規(guī)范》(DG/TJ 08-61—2010)[8]根據(jù)基坑周圍環(huán)境的重要性程度及其與基坑的距離,提出了支護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移、地表沉降的設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。重要保護(hù)對(duì)象與基坑距離s≤H,基坑環(huán)境保護(hù)等級(jí)為一級(jí),支護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移控制值為0.18%H,坑外地表最大沉降控制值為0.15%H;重要保護(hù)對(duì)象與基坑距離范圍為H

現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)一部分提出了不同安全等級(jí)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的基坑變形的控制值,一部分考慮了周圍環(huán)境提出各環(huán)境等級(jí)下的變形控制要求。但是這些規(guī)范并未全面考慮區(qū)分支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型與土質(zhì)條件;同時(shí),一些規(guī)范給出的控制值的取值范圍較大,對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用來說針對(duì)性不強(qiáng),控制標(biāo)準(zhǔn)不明確。

與此同時(shí),基坑變形控制標(biāo)準(zhǔn)也受到許多專家學(xué)者的關(guān)注,提出了適合當(dāng)?shù)氐幕幼冃慰刂茦?biāo)準(zhǔn)。如宋建學(xué)等[10]結(jié)合區(qū)域經(jīng)驗(yàn),提出了河南省基坑變形監(jiān)測(cè)的建議項(xiàng)目與預(yù)警指標(biāo)。劉潤(rùn)等[11]基于天津地鐵1號(hào)線的監(jiān)測(cè)與研究,以支護(hù)剛度減小使其水平位移增加作為控制基坑發(fā)生失穩(wěn)破壞的標(biāo)準(zhǔn),建議將支護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移和地表最大沉降為0.4%H和0.28%H作為天津地區(qū)深基坑開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的控制標(biāo)準(zhǔn)。李俊等[12]探討了某深基坑支護(hù)位移、沉降與內(nèi)力大小及變化規(guī)律,建議樁體水平位移最大值的預(yù)警值為 1.87%H。張陳蓉等[13]、黃茂松等[14]考慮基坑開挖對(duì)周圍建筑物和管線的影響,提出了變形控制標(biāo)準(zhǔn)。奚家米等[15]基于“時(shí)空效應(yīng)”理論,對(duì)上海市陶家宅深基坑工程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,得到圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移平均值為0.15%H,最大側(cè)移深度平均值為0.8H。潘林有等[16]對(duì)溫州深厚軟土地層的明挖深基坑進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析,得到地連墻水平位移為“鼓脹形”,最大水平位移平均值為0.3%H。董凱等[17]基于北京上清橋站基坑進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析、數(shù)值模擬和概率統(tǒng)計(jì)分析,給出了圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)指示值為0.13%H。張建全等[18]結(jié)合實(shí)測(cè)分析給出了不同地層、不同工法施工的車站地表沉降控制值。趙塵衍等[19]基于常州的軌道交通基坑工程實(shí)測(cè),提出了具體的變形控制指標(biāo)值。

上述研究成果可以對(duì)當(dāng)?shù)氐幕庸こ淌┕づc監(jiān)測(cè)提供參考,所研究的支護(hù)結(jié)構(gòu)多為剛度較大的地連墻,形式單一,且提出控制指標(biāo)時(shí)未區(qū)分基坑等級(jí)。

無(wú)論是現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)還是上述研究所提出的參考標(biāo)準(zhǔn),這些控制指標(biāo)均是由工程實(shí)測(cè)而來[20-21],而這些統(tǒng)計(jì)分析的基坑工程案例是在基坑安全、成功完成施工的案例,反映的僅是安全的基坑工程施工過程中基坑變形的最大值,存在一定的冗余,不一定是保證基坑安全、經(jīng)濟(jì)成本較低的最優(yōu)值。其次,以上規(guī)范與研究?jī)?nèi)容多用于建筑基坑、地鐵基坑等深基坑的變形控制。廣州南沙等軟土地區(qū)的管廊基坑,一般基坑寬度與深度較小,基坑長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基坑寬度,是典型的狹長(zhǎng)形基坑,常采用鋼板樁與內(nèi)支撐的組合支護(hù)形式,支護(hù)結(jié)構(gòu)柔性較大。此類基坑的變形規(guī)律及其按照基坑安全等級(jí)劃分的變形控制標(biāo)準(zhǔn)均缺乏研究,使得軟土地區(qū)管廊基坑在實(shí)踐中常遇到變形控制設(shè)計(jì)難度大、造價(jià)高,施工中變形極易超標(biāo)但基坑仍較為安全等諸多問題。

現(xiàn)依托廣州南沙某管廊基坑開展有限元數(shù)值模擬,分析基坑開挖過程中基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、地表沉降、坑底隆起的變形特征,基于6個(gè)不同基坑斷面,研究在臨界失穩(wěn)狀態(tài)與穩(wěn)定性滿足《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120—2012)兩種條件下,圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形、地表沉降、坑底隆起的變形最大值與基坑開挖深度的比值,提出在保證基坑安全施工的情況下,柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)控制的水平變形。

1 有限元模型建立

1.1 管廊基坑工程概況

此綜合管廊工程項(xiàng)目位于廣州市南沙區(qū),基坑采用明挖施工,基坑標(biāo)準(zhǔn)段寬度為14.1 m,基坑深度介于5.29 ～ 7.70 m?；硬捎妹芸邰粜屠摪鍢逗弯摴苤蔚慕M合支護(hù)形式。整個(gè)工程項(xiàng)目分為20個(gè)斷面進(jìn)行設(shè)計(jì),其中9個(gè)斷面區(qū)域基坑安全等級(jí)為二級(jí),11個(gè)斷面區(qū)域基坑安全等級(jí)為三級(jí)。根據(jù)周圍環(huán)境評(píng)估,此項(xiàng)目環(huán)境等級(jí)為二級(jí),允許鋼板樁最大水平位移為60 mm。

共選取6個(gè)基坑斷面進(jìn)行分析,安全等級(jí)二級(jí)、三級(jí)的基坑各3個(gè),表1為各基坑斷面的信息。

表1 基坑斷面幾何參數(shù)

1.2 有限元模型建立

以2-2斷面為例建立有限元模型,模型基坑寬度B=14 m,基坑開挖深度H=5.9 m。Ⅳ型拉森鋼板樁支護(hù)深度為21 m,基坑內(nèi)設(shè)兩道Φ580,t=16 mm 鋼管支撐,水平間距4 m。

圖1 基坑三維有限元計(jì)算模型

表2 土體小應(yīng)變硬化(HSS)本構(gòu)模型參數(shù)

鋼板樁按照抗彎剛度等效為厚度0.17 m的板單元,重度為78.5 kN/m3,彈性模量為206 GPa,泊松比0.3,塑性彎矩為488 kN·m。鋼支撐采用梁?jiǎn)卧M。土體與支護(hù)結(jié)構(gòu)之間采用界面單元進(jìn)行模擬,界面強(qiáng)度參數(shù)取相鄰?fù)馏w的0.67倍。

基坑工程采取明挖順作法施工,設(shè)置10個(gè)計(jì)算階段。

計(jì)算階段1:初始地應(yīng)力計(jì)算,位移清零,施作地連墻(地連墻)。

計(jì)算階段2:開挖第一層土(開挖1)。

計(jì)算階段3:架設(shè)第一道支撐(支撐1)。

計(jì)算階段4:開挖第二層土(開挖2)。

計(jì)算階段5:架設(shè)第二道支撐(支撐2)。

計(jì)算階段6:開挖第三層土(開挖3)。

計(jì)算階段7:施作底板(底板)。

計(jì)算階段8:拆除第二道支撐(拆撐2)。

計(jì)算階段9:施作頂板(頂板)。

計(jì)算階段10:拆除第一道支撐(拆撐1)。

2 典型斷面變形結(jié)果分析

對(duì)2-2基坑斷面的圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、地表沉降、坑底隆起變形進(jìn)行詳細(xì)分析。

基坑開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移如圖2所示,在完成開挖1階段后,由于進(jìn)行第一步開挖,基坑內(nèi)側(cè)土體缺失,并且沒有進(jìn)行第一道支撐的架設(shè),沒有支撐作用,故鋼板樁頂部向坑內(nèi)產(chǎn)生位移,最大值位于鋼板樁頂部,為0.28 mm,呈“懸臂式”變形特征,如圖3所示。

圖2 基坑開挖過程圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移值

圖3 完成開挖1階段后圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移分布圖

完成開挖2階段后,在第一道內(nèi)支撐的作用下,鋼板樁頂部向坑外產(chǎn)生位移,頂部最大值為 0.8 mm;樁身水平位移曲線呈現(xiàn)“內(nèi)凸形”,最大位移值位于基坑底部,為13.19 mm。直到開挖3階段結(jié)束,鋼板樁頂部向坑外產(chǎn)生位移1.39 mm,樁身變形呈“內(nèi)凸形”,如圖4所示,其最大位移為 31.92 mm,所在深度也移至基坑底部以下。后續(xù)拆撐過程,由于樁身應(yīng)力重分布,水平位移值略有減小,可忽略不計(jì)。

圖4 完成開挖3階段后圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移分布圖

由于基坑內(nèi)側(cè)土體開挖卸荷,坑外土體向基坑內(nèi)側(cè)發(fā)生位移,坑外側(cè)墻后土體發(fā)生塑性沉降。如圖5所示,完成開挖1階段,墻后土體位移沉降可忽略不計(jì)。繼續(xù)施工,在內(nèi)支撐的作用下,地連墻呈內(nèi)凸變形,墻后土體隨之向基坑內(nèi)側(cè)移動(dòng),地表沉降呈現(xiàn)“凹槽形”。當(dāng)完成開挖2階段后,地表沉降值達(dá)到8.64 mm。完成最后一次開挖(開挖3)后,地表沉降達(dá)到22.06 mm。在拆除兩道支撐后,地表沉降略有增加,達(dá)到整個(gè)施工過程中最大沉降值22.26 mm。在整個(gè)過程中,坑外沉降最大值位于基坑外一倍開挖深度左右,影響范圍4～5倍開挖深度?？梢娙嵝灾ёo(hù)下軟土地區(qū)管廊基坑的變形影響范圍較地連墻、灌注樁等剛度相對(duì)較大的支護(hù)結(jié)構(gòu)影響范圍大。

圖5 基坑開挖過程墻后地表沉降曲線

基坑開挖過程中,由于坑內(nèi)卸載,坑底土體會(huì)發(fā)生回彈。繼續(xù)開挖,基坑深度增大,在坑外土體向坑內(nèi)滑移和兩側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向擠壓作用下,坑底產(chǎn)生塑性隆起,如圖6所示。

圖6 開挖到基坑底部時(shí)基坑位移矢量圖

由圖7可以看出,隨著基坑開挖的進(jìn)行,坑底隆起變形呈“中間大兩邊小”的形態(tài)。當(dāng)開挖1階段完成時(shí),坑底隆起量為0.67 mm,可忽略不計(jì)。當(dāng)開挖2階段完成時(shí),坑底隆起量達(dá)到13.99 mm。開挖3階段完成,由于開挖深度增大,坑底隆起量急劇增大,達(dá)到最大值54.81 mm。

圖7 基坑開挖過程坑底隆起變形曲線

綜上所述,開挖過程中此基坑斷面圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移最大值為31.92 mm,地表沉降最大值為22.26 mm,坑底隆起最大值為54.81 mm。根據(jù)規(guī)范要求與相關(guān)部門評(píng)定,基坑環(huán)境等級(jí)為二級(jí),允許最大水平位移為60 mm,安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果為2.1,滿足規(guī)范要求。

3 基坑變形控制標(biāo)準(zhǔn)研究

研究了深厚軟土區(qū)鋼板樁支護(hù)(柔性支護(hù)結(jié)構(gòu))時(shí),基坑在臨界狀態(tài)下鋼板樁水平位移、地表沉降與坑底隆起等變形值的大小,并在周邊環(huán)境許可情況下,提出保證基坑安全施工的情況下,鋼板樁這一柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)在整個(gè)開挖過程中應(yīng)控制的水平變形值。

(1)失穩(wěn)臨界狀態(tài)下基坑變形。將土體強(qiáng)度折減到安全系數(shù)接近于1.0時(shí),分析基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、土體沉降、坑底隆起與基坑開挖深度的關(guān)系。

(2)滿足規(guī)范穩(wěn)定性要求狀態(tài)下基坑變形。將土體強(qiáng)度折減到安全系數(shù)滿足相應(yīng)規(guī)范要求時(shí),分析基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、土體沉降、坑底隆起與基坑開挖深度的關(guān)系。

3.1 臨界失穩(wěn)時(shí)基坑變形與控制標(biāo)準(zhǔn)研究

通過尋找基坑失穩(wěn)的臨界點(diǎn),得到基坑變形與開挖深度的關(guān)系,以確定基坑開挖變形控制值。

采用強(qiáng)度折減有限元法計(jì)算基坑穩(wěn)定性,對(duì)各層土體強(qiáng)度進(jìn)行折減,直至基坑失穩(wěn)不能完成計(jì)算,以便得到臨界失穩(wěn)狀態(tài)下的土體參數(shù)和基坑變形。強(qiáng)度折減原理是將實(shí)際土體強(qiáng)度參數(shù),黏聚力c和摩擦角tanφ的值同時(shí)除以一個(gè)折減系數(shù)SR,得到一組新的ctrail、φtrail值,如式(1)和式(2)所示,然后將此組強(qiáng)度值作為新的強(qiáng)度參數(shù)輸入,重新計(jì)算,如果基坑仍然穩(wěn)定,就不斷地增加折減系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,直至基坑發(fā)生失穩(wěn)破壞,此時(shí)對(duì)應(yīng)的SR即為基坑安全系數(shù)。

(1)

φtrial=arctan(tanφ/SR)

(2)

以典型基坑斷面2-2為例,如圖8所示,在土體強(qiáng)度進(jìn)行折減的過程中,圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移值在折減系數(shù)SR=2.1后急劇增大,即繼續(xù)增大折減系數(shù)SR,基坑失穩(wěn),原基坑安全系數(shù)FS=2.1。

圖8 基坑變形隨土體強(qiáng)度折減系數(shù)SR變化曲線

理論上應(yīng)將安全系數(shù)FS=1.0時(shí)作為基坑的臨界狀態(tài)進(jìn)行分析。然而,若土體強(qiáng)度折減系數(shù)SR=2.1,土體強(qiáng)度折減后基坑的安全系數(shù)FS=1.0,基坑極其不穩(wěn)定,會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)破壞,無(wú)法完成全部計(jì)算過程。故而將土體強(qiáng)度折減后安全系數(shù)FS=1.1的基坑視為臨界狀態(tài)進(jìn)行分析,得到此時(shí)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、土體位移與坑底隆起值等,進(jìn)一步確定基坑臨界狀態(tài)下的變形控制值。

基坑臨界失穩(wěn)狀態(tài)下,在基坑施工過程中,2-2斷面圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移云圖如圖9所示,最大值為140 mm,位于12.15 m深度處;圖10為基坑豎向位移云圖,深層土體沉降最大值為106.14 mm,位于基坑外側(cè)9.09 m處,深度2.67 m;而地表沉降最大值為98.01 mm,位于距離坑外11.34 m處;坑底隆起最大位移位于基坑中央位置,為303 mm。

圖9 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移云圖

圖10 基坑豎向位移云圖

基坑開挖深度H=5.9 m,地連墻水平位移最大值為2.37%H,深層土體沉降位移最大值為1.8%H,地表沉降位移最大值為1.66%H,坑底隆起位移最大值為5.14%H。

采用同樣的方法,對(duì)其他基坑斷面進(jìn)行分析,將圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形δhmax、地表沉降δsmax、坑底隆起δbmax與基坑深度H的比值匯總于表3。

表3 臨界狀態(tài)各典型基坑斷面變形最大值與基坑深度的比值

一般以支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移作為控制基坑失穩(wěn)破壞的標(biāo)準(zhǔn),建議將圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形與基坑深度比值的平均值作為控制值的參考值,則安全等級(jí)為二級(jí)、三級(jí)基坑控制值的參考值分別為2.62%H、3.24%H。

對(duì)于地表沉降和坑底隆起變形也可將計(jì)算結(jié)果平均值作為控制值的參考值。設(shè)計(jì)安全等級(jí)為二級(jí)的基坑,地表沉降與坑底隆起控制參考值分別為1.86%H、5.44%H,安全等級(jí)為三級(jí)的基坑,地表沉降與坑底隆起控制參考值分別為2.29%H、6.85%H。

作為環(huán)境等級(jí)為二級(jí)的基坑,將以上計(jì)算結(jié)果平均,建議將2.93%H作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移控制標(biāo)準(zhǔn)的參考值。地表沉降與坑底隆起的變形控制參考值為2.07%H、6.14%H。

3.2 穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求時(shí)基坑變形與控制標(biāo)準(zhǔn)研究

分析基坑穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求時(shí),圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、地表沉降、坑底隆起與基坑深度的關(guān)系,以此確定基坑設(shè)計(jì)和施工的變形控制參考值。按照相關(guān)規(guī)范,安全等級(jí)為二級(jí)和三級(jí)的基坑需分別滿足安全系數(shù)大于等于1.9和1.7。

按照設(shè)計(jì)等級(jí),2-2斷面為三級(jí)基坑,按規(guī)范需滿足安全系數(shù)1.7。在開挖到基坑底部時(shí),其圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移55.41 mm,位于9.65 m深度處;地表沉降為38.41 mm,位于距離坑外8.16 m處;坑底隆起位移為104.1 mm;深層土體沉降為 40.85 mm,位于基坑外側(cè)6.45 m處,深度2.76 m。

基坑開挖深度H=5.9 m,地連墻水平位移最大值為0.94%H,地表沉降位移最大值為0.65%H,坑底隆起位移最大值占為1.76%H,深層土體沉降位移最大值為0.69%H。

采用同樣的方法,對(duì)其他基坑斷面進(jìn)行分析,將圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形、地表沉降、坑底隆起與基坑深度的比值匯總于表4。

表4 穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求時(shí)各典型基坑斷面變形最大值與基坑深度的比值

一般以支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移作為控制基坑失穩(wěn)破壞的標(biāo)準(zhǔn),建議將圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形與基坑深度比值的平均值作為控制值的參考值,則二級(jí)、三級(jí)基坑控制值的參考值分別為0.8%H、0.93%H。

對(duì)于地表沉降和坑底隆起變形也可將計(jì)算結(jié)果平均值作為控制值的參考值。安全等級(jí)為二級(jí)的基坑,地表沉降與坑底隆起控制參考值分別為0.52%H、1.41%H,安全等級(jí)為三級(jí)的基坑,地表沉降與坑底隆起控制參考值分別為 0.62%H、1.67%H。

作為環(huán)境等級(jí)為二級(jí)的基坑,將以上計(jì)算結(jié)果平均,建議可將0.86%H作為支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移控制標(biāo)準(zhǔn)的參考值。地表沉降與坑底隆起的變形控制參考值為0.57%H、1.54%H。

4 結(jié)論

依托實(shí)際工程,對(duì)廣州南沙軟土區(qū)管廊基坑的典型斷面進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,總結(jié)分析了基坑開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、地表沉降、坑底隆起等變形。在此基礎(chǔ)上,基于6個(gè)不同基坑斷面,研究了臨界失穩(wěn)狀態(tài)與穩(wěn)定性滿足規(guī)范兩種條件下,圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形最大值與基坑開挖深度的比值,以期為軟土區(qū)柔性支護(hù)管廊基坑設(shè)計(jì)與施工變形控制提供參考。主要結(jié)論如下。

(1)軟土區(qū)柔性支護(hù)管廊基坑開挖過程中,圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁身變形由“懸臂式”變?yōu)椤皟?nèi)凸形”;坑外地表沉降成凹槽形,沉降最大值位于基坑外一倍開挖深度左右,影響范圍4～5倍開挖深度,大于傳統(tǒng)的剛度較大的支護(hù)結(jié)構(gòu);由于基坑較窄,坑底隆起變形呈“中間大兩邊小”的形態(tài)。

(2)基坑臨界失穩(wěn)狀態(tài)下,建議將圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形與基坑深度比值的平均值作為控制值的參考值。設(shè)計(jì)安全等級(jí)為二級(jí)和三級(jí)的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形的控制參考值分別為 2.62%H和3.24%H。

(3)基坑穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求時(shí),建議將圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形與基坑深度比值的平均值作為控制值的參考值。設(shè)計(jì)安全等級(jí)為二級(jí)和三級(jí)的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形的控制參考值分別為0.8%H和0.93%H。