基坑开挖和支护对周边建筑的安全影响分析

潘龙庆 卜崇阳 王元韩 杨骁麟 熊 波

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

基坑开挖和支护对周边建筑的安全影响分析

潘龙庆 卜崇阳 王元韩 杨骁麟 熊 波

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

近年来软土地区基坑的开挖与支护受到普遍关注，基坑开挖模拟过程根据基坑设计的开挖方法与支护措施采用ANSYS进行安全影响分析；模拟开挖过程分为八个工况，并逐一分析每个工况的沉降及侧向位移。从位移及力学角度上分析，该工程K0+050～K0+080段基坑开挖与支护对基坑、市政建筑物及设施的安全性影响，基坑自身安全性：侧向变形满足规范要求，但是沉降变形不满足规范要求，应在基坑支护中加大支护参数；周边市政建筑物及设施由于基坑的开挖而产生的变形满足规范要求。

基坑开挖；沉降；侧向位移；支护参数

1 工程概况

本工程施工场地范围内地下管线纵横交错，箱涵基坑开挖位置左侧为临近建筑区，开挖范围较窄，无放坡条件，采用直立开挖措施并对基坑进行临时性支护；K0+050～K0+080段主要覆土为人工填土，场地为丘陵斜坡地貌。场内无断层、滑坡、软弱夹层、崩塌和地下洞室不良地质现象。

根据现场实际了解调查，本次安全评估分析为段 K0+050～K0+080段基坑开挖可能对周边建筑产生影响的有：该处既有地下通道、江南大道及0+030-0+060 左侧一根DN400排污管道，其中地下通道靠基坑侧边墙距离基坑水平距离最近处仅7m。K0+050～K0+080段地址剖面图、平面图如下图1-1～1-2。

图1-1 K0+050～K0+080段地质剖面图

2 模型建立及观测点选取

本次数值计算采用有限元程序ANSYS进行。将岩土视为各向同性的理想弹性-塑性材料，并采用Drucker-Prager屈服准则；岩土力学参数，根据前期勘察结果并参照《工程地质勘察规范》进行选取。整个计算模型有限元网格采用3种单元：其中solid45单元模拟土体，shell63单元模拟挡墙，beam189单元模拟钢支撑及钢管桩。

本次有限元模拟分为8个工况进行模拟计算，具体布置情况参照图2-1。

图2-1 观测点布置情况示意图

3 评估计算分析与结果

3.1 观测点位移结果分析

1-8号观测点沉降值及侧向变形值见图3-1～2-6所示。

图3-1 1-4号观测点Y方向位移变化随土体开挖变形值

图3-2 1-4号观测点Z方向位移变化随土体开挖变形值

由上图可以看出，随着土体的开挖，1-4号观测点的沉降及侧向变形的变化趋势越来越大。4号观测点最终沉降值为39.9mm,朝基坑方向变形值13.2mm，1号观测点最终沉降值为4mm，朝基坑方向变形值为10.1mm。

图3-3 5-6号观测点Y方向位移变化随土体开挖变形值

图3-4 5-6号观测点Z方向位移变化随土体开挖变形值

由上图可以看出，随着土体的开挖，5号观测点沉降值始终大于6号观测点，但是朝基坑方向变形值6号观测点大于5号。5号观测点最终沉降值为39.6mm,朝基坑方向变形值11.1mm；6号观测点最终沉降值为33.5mm，朝基坑方向变形值为15.2mm。

图3-5 7-8号观测点Y方向位移变化随土体开挖变形值

图3-6 7-8号观测点Z方向位移变化随土体开挖变形值

由上图可以看出，地下通道靠近基坑处边墙的变形值是随着土体的开挖一直变大的，7号、8号观测点最终沉降值为14.9mm、3.6mm，侧向变形值为5.1mm、5.9mm。

3.2 结果分析总结

根据 《GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范》 规定，符合下列情况之一的基坑，定为一级基坑：

1）重要工程或支护结构作为主体结构的一部分；

2）开挖深度大于10m；

3）与邻近建筑物、重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；

4）基坑范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需要严加保护的基坑。

由于本次基坑 K0+050～K0+080段开挖深度均大于 10m，所以基坑K0+050～K0+080段基坑为一级基坑。

根据《GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范》第8.0.3、8.0.4、8.0.5条款要求，由建筑基坑引起的位移应按表3-3和3-4控制：

表3-3 基坑及支护结构监测警报值

表3-4 建筑基坑工程周边环境监测警报值

表3-5 风险源安全性评估表

表3-6 风险源安全性评估表

综上所述，从位移及力学角度上分析，重庆国际商业中心项目排水箱涵工程K0+050～K0+080段基坑开挖与支护对基坑、市政建筑物及设施的安全性影响，基坑自身安全性：侧向变形满足规范要求，但是沉降变形不满足规范要求；周边市政建筑物及设施由于基坑的开挖而产生的变形满足规范要求。

4 结论

结合本次计算结果分析重庆国际商业中心项目排水箱涵工程K0+050～K0+080段基坑开挖与支护对基坑、市政建筑物及设施的安全性总结如下：

（1）基坑自身安全性：侧向变形满足规范要求，但是沉降变形不满足规范要求；因此，本次基坑施工过程中应及时调整加大支护参数；周边市政建筑物及设施由于基坑的开挖而产生的变形满足规范要求。

（2）从静力、施工安全性、工期、施工机械等方面考虑，严格按照钢管桩及内撑施工顺序进行基坑开挖施工，且应及时施作挡板抑制土体的侧向变形及沉降。由于基坑周边建筑物较多，在施工过程中加强对基坑及附近市政设施的监控量测，避免基坑失稳导致对周边市政设施的破坏。

（3）由于上层土体为素填土和杂填土，土体性质较弱，降雨施工时，在开挖范围外设截、排水沟，避免雨水浸入土体，土体安全系数折减导致基坑失稳。

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1007-6344（2016）07-0250-02