[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 6zkaOA46V  
NA*&#X#~  
表1  土层物理指标 (hsl~Jf  
Table 1  Parameters of soil layer t) +310w  
土层    层厚 ivPg9J1S  
/m    重度 $( )>g>%  
/kN/m3    干重度
0V]s:S  
/kN/m3    空隙比 "b[5]Y{ U  
    渗透系数（估计）
mmsPLv6  
/cm/s l2d{ 73h  
①填土    1.0    18.0    14.0    1.0    1.0E-6 AGno6
g  
②粉土夹粉质粘土    6.1    18.5    14.1    0.91    1.0E-5 iE{&*.q_}>  
③粉土    4.4    19.1    14.9    0.785    1.0E-4 Mtv?
:q  
④粉质粘土    2.9    19.4    15.6    0.717    1.0E-6 H]!"Zq k  
⑤粉土    2.3    19.5    15.6    0.694    1.0E-4 h![#;>(  
⑥粉质粘土    3.3    19.8    15.8    0.697    1.0E-6 +"(jjxJm  
,[Fb[#Qqb  
表2  土层的力学指标 S'14hk<  
Table 2  Parameters of soil layer t5zKW _J7  
土层    内聚力 +V+a4lU14  
/kPa    内摩擦角/Deg.     压缩模量 d3Rw!slIq  
/Mpa    变形模量（修正） "3hMq1NQ`g  
/Mpa ;=@0'xPEa-  
①填土    10(10)    10(25)    5.0    5.0 ddo#P%sH'  
②粉土夹粉质粘土    49(40)    8.6(27)    6.4    17.1 2tLJU Z1  
③粉土    6(6)    40.4(40.4)    12.52    42.5 &~!Wym  
④粉质粘土    35(30)    17.9(30)    6.5    24.7 _
U0f=m  
⑤粉土    6(*)    40.0(*)    21.85    89.3 eFAnFJ][L  
⑥粉质粘土    38(30)    10.5(25)    6.30    28.2 fh{`Mz,o  

平面尺寸，基坑示意

各个计算工况如下表所示： L+QLLcS~EM  
表3  施工工况 .~}1+\~5  
Table 3  construction stage EzIGz[
 
工况    模拟内容    模拟工期 =2 kG%9  
/day    开挖深度 JLi|Td"1%  
/m    水位（地表以下） C-[1iW'  
/m    附注 qw8Rlws%  
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 $g7<Y*t[  
Stage 1    打设灌注桩，防渗帷幕    0～2    0    1.0    只进行弹塑性计算，采用虚拟时间 ]:f%l mEy  
Stage 2    预降水    2～14    0    8.1    预降水至坑底以下1.0m； &=Wlaa/,&  
简图省略 m6djeOl  
Stage 3    开挖第一层土体    14～34    2.0    8.1    20天 K@#L)VT!  
Stage 4    打设第一道锚杆，施加预应力    34～35    2.0    8.1    1天； km40qO@3  
预应力140kN，折合钢筋应力约130Mpa [9 RR8  
Stage 5    开挖第二层土体    35～55    5.0    8.1    20天 QIgNsz  
Stage 6    打设第二道锚杆，施加预应力    55～56    5.0    8.1    1天； }T$p)"  
预应力140kN，折合钢筋应力约130Mpa "vslZ`RU  
Stage 7    开挖至坑底    56～76            20天 {GO#.P"  
Stage 8    施工底板    76～90            14天； qv"$Bd:]r  
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： )PuFuf(wz  
表4  基础沉降值 r^paD2&}  
Table 4  settlement of the foundation of the nearby building DLMM/WJg@  
时间 6ne7]RY  
/day    近基坑侧沉降 Y M\ K%rk  
/m    远离基坑侧位移 ;n=.>s*XL'  
/m    差异沉降 Slher0.Y  
/m    倾斜度 $5<#n@  
10    0.0121105    0.0101227    0.0019878    0.00016565 7KL v6]b  
20    0.0125408    0.0107884    0.0017524    0.000146033 w6GyBo{2O_  
30    0.018729    0.0154397    0.0032893    0.000274108 ua]o6GlO  
40    0.0181869    0.0150955    0.0030914    0.000257617 FrYqaP  
50    0.0230468    0.0199311    0.0031157    0.000259642 \uC15s<  
60    0.0228651    0.0198243    0.0030408    0.0002534 =&2Lb  
70    0.0287636    0.0243941    0.0043695    0.000364125 D (mj7oB  
80    0.0286315    0.024293    0.0043385    0.000361542

强度折减法计算稳定性 5>j)kx=J9
 
ＦＳ＝1.54

图片可以点击放大，基本可以看清。 &c%g  
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： C[Dav&=^F  
xz{IH,?IG  
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。 hQHnwr  
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。 J8)#PY[i4  
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。 H0SQ"?  
    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。 hk
;7:G  
    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。