拟建工程基坑开挖对临近结构的影响分析

王 金 平

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430000)

0 引言

该拟建项目工程基坑围护桩外轮廓距离武汉市轨道交通2号线中山北停车场地下结构外轮廓最近只有2.19 m，距离京九铁路路基最近只有8.5 m左右。该工程的实施对中山北停车场产生了影响，因此，为了确保今后地下停车场的安全运营，采用了HSS小应变模型[1]、Plaxis软件对其进行数值模拟，分析该拟建项目的基坑开挖对停车场地下结构的变形及沉降的影响，并提出合理的建议。

1 工程概况

1.1 拟建项目的工程概况

拟建项目被2号线中山北路停车场及出入场线分隔成东、西两个地块，每个地块又按地下室层数不同分成两个部分，如表1所示。

表1 拟建项目的工程概况

1.2 中山北路停车场项目的工程概况

中山北路停车场主体结构为地下1层多跨混凝土箱型结构，顶板覆土约1.20 m。主体结构顶板、底板、侧墙分别为700 mm，800 mm，700 mm厚。图1为二者的平面关系图。

2 基坑开挖对地下停车场结构的影响分析

采用HSS小应变模型、Plaxis软件对该拟建项目工况及临近既有地下停车场结构进行整体数值分析[2]，选取A,B,C三个断面进行分析计算，三个断面均包括加撑、开挖、拆撑、回筑阶段。

2.1 A断面计算分析

表2 A断面数值计算结果 m

根据表2，图2，拟建基坑开挖过程中放坡开挖、布置第一道支撑(工况一)后整个断面土体位移较小。基坑右侧超载对中山北停车场底板产生-2.4 mm垂直位移、-0.7 mm水平位移的影响，且位移主要发生在停车场主体结构右侧侧墙附近，左侧墙附近垂直位移基本为0。开挖至坑底(工况二)后，中山北停车场底板左侧墙附近垂直位移增大至-2.14 mm，水平位移-2.3 mm。浇筑底板、拆除第一道撑(工况三)后，中山北停车场变形量不大，底板竖向沉降最大-2.1 mm，水平位移-2.45 mm。

根据文献[3]可知：地铁2号线对垂直位移要求为保证路基后期竖向沉降不应大于-15 mm，故满足要求。

2.2 B断面计算分析

表3 B断面数值计算结果 m

根据图3，表3，拟建基坑开挖过程中放坡开挖、布置第一道支撑(工况一)后整个断面土体位移较小。开挖至坑底后，中山北停车场底板右侧墙附近垂直位移最大，约-2.36 mm，水平位移约0.7 mm。浇筑底板、拆除第一道撑(工况二)后，中山北停车场变形量不大，底板竖向沉降最大-2.61 mm，水平位移0.71 m。基坑开挖过程中，中山北停车场水平位移较小，原因是模拟开挖过程采用了对称开挖的形式，且开挖深度相同，停车场主体结构水平方向受力均衡。

B断面各个工况计算结果显示，底板最大沉降为-2.61 mm，轨道位置处最大沉降为-1.1 mm，故满足要求。

表4 C断面数值计算结果 m

2.3 C断面计算分析

根据图4，表4，该拟建基坑开挖过程中放坡开挖、布置第一道支撑(工况一)后整个断面土体位移较小。开挖至坑底后，中山北停车场底板左侧墙附近垂直位移最大，约-9.1 mm，水平位移约-1.37 mm。浇筑底板、拆除第二道撑(工况四)后，中山北停车场变形量不大，底板竖向沉降最大-10.9 mm，水平位移-1.4 m。浇筑中板、拆除第一道撑(工况五)后，底板竖向沉降最大-11.5，水平位移-1.337。在整个基坑开挖过程中，中山北停车场水平位移较小，原因是基坑开挖过程模拟采用了对称开挖的形式，且停车场两侧基坑开挖深度相同，停车场主体结构水平方向受力均衡。若采用非对称开挖会导致既有临近结构产生趋于坑内侧的水平位移及向上的竖向位移[4]。同时在基坑开挖过程中要做好现场监测，从而确保基坑施工过程中支护结构及临近结构的安全性并根据监测数据对设计方案进行及时合理的调整[5]。

3 结论及建议

A,B,C断面计算结果显示停车场主体结构最大竖向沉降-11.5 mm，轨道处最大沉降-9.5 mm，停车场主体结构底板满足保证路基后期沉降不大于-15 mm的要求，主体结构其他构件挠度值均小于l0/400，满足混凝土设计规范对于构件挠度的要求。对此提出以下几条建议：

1)基坑设计应充分考虑不确定因素的影响并在基坑设计前收集临近结构的相关资料。

2)由于既有临近结构位于拟开挖基坑两侧，为了减小拟建基坑开挖对临近既有结构的影响，拟建基坑宜采用对称开挖。

3)基坑开挖变形情况的预估值与开挖过程中的实际值在一定程度上有所不同，因此在基坑开挖过程中要做好现场监测。

参考文献:

[1] 丁钰津，褚 峰，梁发云.HSS模型在紧邻地铁深基坑工程分析中的应用[J].山西建筑，2014,40(6):60-62.

[2] 吴建奇，李文彪,肖 波.基于PLAXIS软件的深基坑变形与内力分析[J].铁道建筑，2014(11):79-80.

[3] GB 50157—2013,地铁设计规范[S].

[4] 刘云波，朱有奇，杨 德.非对称基坑开挖监测位移下数值对比分析[J].河北工程大学学报(自然科学版)，2015,32(2):121-123.

[5] 赵 延.地铁车站深基坑开挖对临近建筑物影响的监测及数值模拟研究[D].石家庄：石家庄铁道大学硕士学位论文，2014.