[工程实例]基坑开挖对周边建筑物的影响分析 [复制链接]

各土层物理力学指标见表1、2，表中层厚按照钻孔ZK22的土层分界取值 *m2J$9q  
r!#NFek}  
表1  土层物理指标 bQEQHqY5  
Table 1  Parameters of soil layer w9l)=[s=  
土层    层厚 &&TQ0w&T
 
/m    重度 ^BSMlKyB  
/kN/m3    干重度 `[/BG)4  
/kN/m3    空隙比 bZ:w_z[3=  
    渗透系数（估计） DYbkw4Z,  
/cm/s fGY. +W_  
①填土    1.0    18.0    14.0    1.0    1.0E-6 (N0G[(>  
②粉土夹粉质粘土    6.1    18.5    14.1    0.91    1.0E-5 *_3+ DF  
③粉土    4.4    19.1    14.9    0.785    1.0E-4 jcv3ES^  
④粉质粘土    2.9    19.4    15.6    0.717    1.0E-6 a{,EX[~b  
⑤粉土    2.3    19.5    15.6    0.694    1.0E-4 g@KS\.m]  
⑥粉质粘土    3.3    19.8    15.8    0.697    1.0E-6 {>>f5o3  
?,TON5Fl-  
表2  土层的力学指标 zEpcJHI%  
Table 2  Parameters of soil layer Mryi
6XT  
土层    内聚力 !2$O^ }6"  
/kPa    内摩擦角/Deg.     压缩模量 d|w%F=  
/Mpa    变形模量（修正） ``K.4sG  
/Mpa @y{Whun~  
①填土    10(10)    10(25)    5.0    5.0 Z#nj[r!l}  
②粉土夹粉质粘土    49(40)    8.6(27)    6.4    17.1 m?>$!B4jFB  
③粉土    6(6)    40.4(40.4)    12.52    42.5 @tRq(*(/:  
④粉质粘土    35(30)    17.9(30)    6.5    24.7 5}E8Tl  
⑤粉土    6(*)    40.0(*)    21.85    89.3 '
C!b($Y  
⑥粉质粘土    38(30)    10.5(25)    6.30    28.2 66Huqo  

平面尺寸，基坑示意

各个计算工况如下表所示： Z1wN+Y.CA  
表3  施工工况 o=X6PoJN_  
Table 3  construction stage +>@<'YI<  
工况    模拟内容    模拟工期 hp@giu7  
/day    开挖深度 2fu|X#R  
/m    水位（地表以下） pkWzaf  
/m    附注 Bq#?g@V  
Stage 0    初始应力计算        0    1.0    5层建筑附加应力计入初始应力 tq8B)<(]  
Stage 1    打设灌注桩，防渗帷幕    0～2    0    1.0    只进行弹塑性计算，采用虚拟时间 ,)@Q,EHN;  
Stage 2    预降水    2～14    0    8.1    预降水至坑底以下1.0m； _O Tqm5_  
简图省略 $o?Wum  
Stage 3    开挖第一层土体    14～34    2.0    8.1    20天 l(-6pP5`  
Stage 4    打设第一道锚杆，施加预应力    34～35    2.0    8.1    1天； 1NtN-o)N?  
预应力140kN，折合钢筋应力约130Mpa L6fc_Mo.EE  
Stage 5    开挖第二层土体    35～55    5.0    8.1    20天 j{C+`~O
 
Stage 6    打设第二道锚杆，施加预应力    55～56    5.0    8.1    1天； y<.0+YL-e+  
预应力140kN，折合钢筋应力约130Mpa }:5AB93(  
Stage 7    开挖至坑底    56～76            20天 <iajtq<Z  
Stage 8    施工底板    76～90            14天； Em N0K'x  
简图省略

有限元计算模型

降水两周后

基坑开挖完毕，80ｄａｙ后计算结果

开挖完毕，80ｄａｙ后

开挖完毕，80ｄａｙ后

基坑边建筑物基础底板的沉降和倾斜值随开挖时间的变化，如下表所示： 2@K D '^(  
表4  基础沉降值 *ue- x!"c  
Table 4  settlement of the foundation of the nearby building \HX'^t`  
时间 _~V
7m  
/day    近基坑侧沉降 mLApF5Hy  
/m    远离基坑侧位移 ^uB9EP*P  
/m    差异沉降 QHOA__?  
/m    倾斜度 ^<X+t&!z  
10    0.0121105    0.0101227    0.0019878    0.00016565 K%AbM#o<  
20    0.0125408    0.0107884    0.0017524    0.000146033 #x-@ >{1k&  
30    0.018729    0.0154397    0.0032893    0.000274108 (B|4wR\  
40    0.0181869    0.0150955    0.0030914    0.000257617 +>3XJlZV  
50    0.0230468    0.0199311    0.0031157    0.000259642 M#o.$+Uh  
60    0.0228651    0.0198243    0.0030408    0.0002534 i#Tm] ++  
70    0.0287636    0.0243941    0.0043695    0.000364125 ":s1}A  
80    0.0286315    0.024293    0.0043385    0.000361542

强度折减法计算稳定性 ~*:{U   
ＦＳ＝1.54

图片可以点击放大，基本可以看清。 >q W_%  
采用zsoil2D进行流固耦合分析即坑开挖对建筑物的影响。

与规范方法的比较： QGv$~A[h  
]IX6>p,  
由有限元计算结果可知，基坑开挖后基坑槽壁位移（水平）约为3.0cm，约为开挖深度的0.42%；坑底隆起为2.80cm，约为开挖深度的0.39%。根据工程经验，该比例属于正常范围之内。周边建筑物基础板沉降最大值约2.86cm，差异沉降最大值仅为0.43cm，最大倾斜值约为0.000364125，即千分之0.036，远小于规范的允许值。 rHS;wT  
围护桩的最大弯矩最大约150kN•m/m，比规范方法（水土分算）计算结果190 kN•m/m，这是由于有限元方法可考虑土－结构共同作用的缘故。对于直径600间距1.0m的灌注桩承担150kN•m/m左右的弯矩，具有足够的强度和刚度。锚杆轴力最大约为140kN，比较接近按照规范方法计算的值，这主要是由于本项目锚杆轴力收预应力大小控制。 w8MQA!=l  
的计算结果为支撑的轴力最大313.16kN /m，该值比规范方法计算结果249.7 kN /m稍大。在对支撑系统的计算时按照大值设计，且对于支撑体系来说控制因素是体系的刚度而非强度，因此支撑体系有足够的安全储备。 #jY\l&E  
    全局（整体）稳定系数为1.54，略小于规范计算的1.76值，应该说采用有限元方法计算的结果考虑了土－结构－渗流共同作用，结果更加符合实际。稳定系数较大，符合工程安全的要求。 3O{*~D&n  
    综上所述，本基坑采用了灌注桩＋两排预应力锚杆＋防渗帷幕的方案，可以保证基坑开挖的稳定性，且对周边环境的影响较小。