长江漫滩地区深大基坑开挖工程半逆作半顺作法研究

(西南石油大学 四川 成都 610500)

一、引言

随着我国经济的快速发展，地下空间的开发利用越来越多，基坑开挖越来越深，深基坑的开挖会造成周围岩土较大的变形，严重影响基坑的稳定性，深基坑开挖引起的变形问题已成为热点研究问题。开挖过程往往需要降水，地下水位的变化会造成岩土和支护结构的受力变化，进而引起变形。基坑开挖是应力场和基坑降水的渗流场二者的耦合作用。传统研究方法是将二者分开，独立考虑其作用影响，结果与实际有一定差距，因此研究渗流场和应力场的耦合作用是十分必要的。研究异型深基坑开挖与降水的应力渗流耦合作用对实际工程施工具有重要的指导意义。

二、工程概况及地质条件

(一)工程概况

本工程为南京市某“工”字型地下六层三线换乘车站。车站周围现状较为空旷，为待开发的商业地块。车站工程场地属长江漫滩地貌单元，地形较平坦，地面高程在5.62～5.85m之间。中心里程处基坑开挖深度约44.8m，车站周边场地较开阔，无重大建(构)筑物。根据建筑布置和使用功能的要求，本站为地下六层标准侧式站台(9.2～11.75m)车站，车站标准段宽34.2/38.2m，标准柱距9m，车站采用六层三柱四跨矩形框架结构。

(二)地质条件

各土层设计选用力学参数详见表1。

表1 土层物理力学参数

三、三维数值模拟

(一)计算模型

根据地铁站基坑工程的平、剖面关系建立三维1:1计算模型。模型尺寸为363mx421mx70m。土体、地下连续墙、内墙、立柱、底板均采用实体单元模拟，采用摩尔-库伦模型计算；基坑横向支护采用结构单元模拟，采用结构梁单元模拟。同时模型设置流体算法，考虑渗流场和应力场的祸合作用。

(二)模型结果

图1 周围地表沉降

连续墙y方向上的最大位移在横边中点处，变形量为96.4mm。工字型基坑开挖连续墙最大位移位于上下横边中点处。图1为开挖结束后地表沉降情况，地表最大沉降值出现在下横边中点距连续墙一定距离处，周围地表沉降最大值为126mm。

(三)明挖顺作法

1.周围地表沉降规律分析。采用FLAC3D软件对本地下6层换乘站开挖工程采用明挖顺作法进行模拟，地下4-6层开挖采用钢支撑进行支护，逐层进行开挖。图2为上横边中点处地表沉降值随距连续墙距离变化，地表沉降最大值在距离连续墙一段距离处，分别为171mm(明挖顺作法)和120mm(半顺半逆法)。

图2 地表沉降值随距连续墙距离变化

半顺半逆法的连续墙侧移最大值位于-7处，最大值为78mm，明挖顺作法的连续墙最大值位于-24m处，最大值为121mm。半顺半逆法由于底三层为暗挖法，位移相对较小，最大位移出现在上部，且比明挖顺作法产生的最大位移小很多，半顺半逆法比明挖顺作法更能控制连续墙侧移，施工更加安全。

四、结论

(1)长江漫滩高承压水地基深基坑开挖工程，考虑开挖及降水的应力渗流耦合作用，地表沉降值和连续墙变形值均较大。(2)工字型深基坑开挖工程，连续墙侧移最大值出现在上下横边中点处。连续墙墙体深层水平位移随深度增加，均呈“胀肚型”的变化趋势，半逆半顺法最大侧移发生在上部区域，明挖顺作法最大侧移发生在中部区域，且半逆半顺法产生的最大侧移较明挖顺作法产生的最大侧移要小。(3)工字型深基坑开挖工程，地表沉降最大值出现在上下横边中点处，沉降最大值并不在连续墙边缘处，而是在距连续墙一段距离处。半逆半顺法的地表沉降、连续墙侧移、横向支撑最大轴力均小于明挖顺作法。半逆半顺法有利控制基坑侧壁变形，降低基坑开挖风险。