深基坑开挖中“坑中坑”问题及影响因素研究

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1、2013年8月第8期城市道桥与防洪科技研究339深基坑开挖中“坑中坑”问题及影响因素研究史海莹(上海申元岩土工程有限公司，上海市200040)摘要：“坑中坑”现象在基坑工程中普遍存在，但目前关于这一问题的理论研究开展有限，设计人员仅凭经验确定其影响范围，不少工程事故就是由于未对“坑中坑”进行合理设计或施工失误所致。该文分析了某工程因不按照设计工况开挖，导致开挖“坑中坑”时发生较大变形。在此基础上，通过大型有限元软件ABAQUS对“坑中坑”进行了定性分析；并通过简化模型，用已有的弹性力学解答给出了粗浅的量化结论。关键词：基坑；坑中坑；有限元；半空间问题中图分类

2、号：F045．32文献标识码：A文章编号：1009—7716(2013)08-0339-05“坑中坑”影响，稳定性、嵌固深度验算考虑相当于0引言1．0～1-3倍开挖深度范围以内“坑中坑的影响。建筑基坑中因存在集水井、电梯井等局部落(2)(沿基坑走向，下同)宽度1m左右的单桩深区或由于对地下室功能的不同需求而形成“坑承台，可不考虑对支护结构的影响，基坑计算深度中坑”的现象。现行的基坑工程设计规范中并未给取底板垫层底深度。出“坑中坑”的相关设计原则，设计人员仅凭经验(3)宽度约3m以内的两桩承台，承台范围基确定其影响范围。不少工程事故就是由于对“坑中坑计算深度取

3、承台厚度1／2～2／3位置的深度，坑坑”未引起足够的重视所导致，轻者导致工程桩偏底土层性质好取低值，反之取高值。位，以及对周边环境造成较大的影响，重者导致基(4)宽度约5m以内的三桩承台，承台范围基坑失稳坍塌。坑计算深度取承台厚度(自上而下)2／3～3／4位置集水井及电梯井为较常见的“坑中坑”，其平的深度。面尺寸较小，常见落深在3m以内。有一部分“坑(5)(沿基坑走向)四桩的大承台(宽度约5m中坑”离开基坑边壁有相当的距离，对于这种情以上)，承台范围基坑计算深度取承台厚度底深度。况，无需考虑对原基坑围护结构的影响，只对“坑(6)若“坑中坑”与支护结构有一定距

4、离，取中坑”单独进行处理，深度不大时可直接放坡开“坑中坑”底按垂直夹角45。+，2(为土层内摩．．挖，深度较大时，可在其周边打设水泥搅拌桩或土擦角)与支护结构交点位置深度(且不小于开挖深钉，并在坑底进行压密注浆处理，防止地下水渗度)；当距离进一步加大时，仅稳定性计算和嵌固流，以便在干燥的环境中进行施工。还有一部分深度计算取上述深度。“坑中坑”与基坑边距离较近，对于这种情况，不仅本文首先对一工程实例进行分析，采用有限需要对“坑中坑”进行围护，且需对原有的围护结元程序模拟“坑中坑”对基坑围护结构的影响，再构进行补强，如加大围护结构的截面积、增加其长对其影响因素进

5、行正交分析。度等。有些结构设计中，由于塔楼与裙房的地下室1“坑中坑"影响分析功能不同或是地铁车站选址正好位于地下车库中，造成“坑中坑”落深近10m，且平面尺寸也有相当1．1工程案例的规模，对于这类情况，应单独对其进行设计计算。某工程位于宁波市鄞州区东钱湖镇，建筑用目前，对于“坑中坑”的研究主要包括下述两途为综合服务楼及地下车库。结构±0．0相当于黄方面的内容：一是距离基坑围护边线为多少时，可海高程3．70m，自然地面约为黄海高程3．4m，则不考虑“坑中坑”对围护的影响；二是如何确定“坑相对标高一0．3m。工程桩为预应力混凝土管桩。中坑”影响范围内的基坑开挖深

6、度。吴铭炳等Ⅲ根基坑计算深度根据承台及地梁垫层底标高确据长期的生产实践，提出了下述几点关于“坑中定，开挖深度约5．75m，电梯井落深为2．5～3．1m。坑”的设计经验：基坑开挖面积约2875m，周长约为246m。基坑(1)支护结构强度计算主要考虑基坑周边的开挖范围内的主要土层物理力学参数如表1所列。收稿日期：2013—06—05该基坑具有如下特点：作者简介：史海莹(1981一)，女，浙江宁波人，工程师，博士，从(1)开挖深度较浅，电梯井落深较大，开挖面事岩土工程设计与研究工作。340科技研究城市道桥与防洪2013年8月第8期表1土的物理力学参数表图2基坑监测

7、点布置图积较小，属于二级基坑。(2)基坑开挖范围内以粘土及淤泥质粘土为主；四个电梯井离开基坑围护边线约914m，该基坑底部为淤泥质粘土，土质较差，抗剪强度低。距离虽然满足工程设计中常规的安全距离取值要(3)基坑内及周边建筑工程桩为预应力管桩，求，即若局部落深区与围护边线的距离大于2．5h围护桩拟采用沉管灌注桩，均为挤土桩，且数量较(h为落深区深度)，可不考虑基坑和内部落深区之多，对土体扰动较大。间的相互影响。但在该工程施工过程中，由于未浇(4)场地南侧为在建三期别墅，施工通道位于注最东侧电梯井围檩便进行开挖，导致电梯井区南侧，东侧为道路，基坑施工过程中需综合

8、考虑周域出现大范围的变形过大。深层土体位移观测孔边环