蘇州某工程基坑分坑施工技術(shù)研究應(yīng)用

牛潔雯 陶志新 路笑笑

(中億豐建設(shè)集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215000)

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蘇州某工程基坑分坑施工技術(shù)研究應(yīng)用

牛潔雯 陶志新 路笑笑

(中億豐建設(shè)集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215000)

結(jié)合蘇州某廣場項目開挖深度較深、面積較大、周邊環(huán)境復雜，且臨近蘇州軌道交通1號線的施工條件，采用了分坑、分塊的基坑施工方法和保護斜撐加固措施，并進行了理論計算分析，經(jīng)實踐證明，該方案減小了對周邊環(huán)境和地鐵的影響，保證了施工的安全性。

深基坑，分坑施工，有限元，斜撐

1 概述

1.1 工程概況

蘇州某廣場項目場地位于蘇州市工業(yè)園區(qū)。用地面積約22 000 m2，總建筑面積約300 000 m2。本工程基坑開挖面積較大，約為33 000 m2，開挖基坑周長大約為770 m，地下室一般開挖深度15.6 m，局部坑中坑開挖深度17.6 m，塔樓最大開挖深度達21.4 m。地下室設(shè)計為3層，底板頂面標高為-15.0 m。

1.2 周邊環(huán)境

場地北側(cè)為蘇州軌道交通一號線南施街站，距離最近處為10.66 m。在開挖階段，地鐵一號線將進入試運行階段，本工程施工要求對地鐵不產(chǎn)生影響，并且在施工階段做好地鐵車站的保護和監(jiān)測。建設(shè)場地東側(cè)為人工河，河邊界距基坑最小距離為13 m，河水面絕對標高為+1.0 m(比基坑設(shè)計地面低1.5 m)?；又苓吂芫€錯綜復雜，管線臨近基坑的最小距離僅為6 m。

1.3 工程地質(zhì)

擬建場地位于長江中下游沖積平原，地勢相對平坦，地貌形態(tài)單一。擬建場地中西部存在3個水塘，河水水面標高約1.0 m，水深0.4 m～1.5 m，塘底標高-0.52 m～0.61 m。

場地表層分布有素填土層，施工前需要對該層土進行清除，保證其不影響正常施工。

2 基坑支護方案的擬定

2.1 本工程難點及特點分析

1)本工程基坑開挖面積大，基礎(chǔ)埋置較深，施工難度大、潛在風險高?；用娣e約為33 000 m2，開挖深度為15.4 m，17.4 m，土方量約為540 000 m3，且夏季降雨較多，容易造成基坑積水，因此要做好基坑排水工作。

2)場地周圍環(huán)境復雜，地下管線較多，且臨近地鐵一號線，施工要求對地鐵隧道產(chǎn)生的沉降影響在20 mm以下。施工時需要采取措施并對結(jié)構(gòu)位移和對地鐵周圍土體的變形影響進行監(jiān)測，并加強對地下管線的保護。

3)場地地下水位較高，因此，需要采取合理的降水措施，以保證地下水不對基坑安全產(chǎn)生不利影響。

4)本工程土方開挖量大，周圍地下管線復雜，如何利用時空效應(yīng)進行土方開挖以減小對基坑周圍土體變形的影響是本工程的重點。

本基坑各邊界的設(shè)計變形控制值如表1所示。

2.2 應(yīng)對措施

1)平面分區(qū)施工。采用分坑開挖減弱長邊效應(yīng)來減小基坑開挖施工對地鐵設(shè)施的不利影響。應(yīng)用長邊效應(yīng)，采用分坑施工技術(shù)以減小土方開挖對地鐵的影響，按照先施工1-1,1-2區(qū)地下室結(jié)構(gòu)，然后再開挖2區(qū)的順序。基坑平面示意圖見圖1。

表1 基坑變形控制值 mm

2)局部加深區(qū)施工，先大底板施工后加深核心筒?；娱_挖后，由于土體上覆壓力減小，土體將會產(chǎn)生一定的卸荷回彈，因此基坑開挖遵循先淺后深原則進行。先施工底板，發(fā)揮支撐作用，完成后再開挖坑中坑；利用地下室底板的重力壓住基坑底的土體，避免土體產(chǎn)生較大回彈。

3)鄰近地鐵側(cè)加保護性斜支撐。為有效控制基坑施工對地鐵隧道和車站的影響，基坑北側(cè)地下室底板澆筑完成達到設(shè)計強度后安裝地鐵側(cè)保護斜支撐，第三道支撐拆除時，保護斜支撐發(fā)揮作用，減少支護結(jié)構(gòu)的位移、變形。

3 理論計算分析

3.1 分坑施工的有限元模擬計算

為了真實地反映基坑開挖產(chǎn)生的側(cè)向凌空面對臨近的地鐵設(shè)施造成的變形影響，現(xiàn)采用三維彈塑性有限元分析方法，模擬基坑開挖在基坑周圍土體中所產(chǎn)生應(yīng)力場和位移場。網(wǎng)格劃分見圖2，圖3。

豎向圍護結(jié)構(gòu)、地鐵車站、地鐵隧道、基坑支撐結(jié)構(gòu)均使用彈性實體單元模式來模擬計算。

三維有限元計算結(jié)果如圖4，圖5及表2所示。

經(jīng)三維有限元計算預(yù)測分析，通過精心設(shè)計、利用時空效應(yīng)原理信息化施工，可使本工程對地鐵的變形影響滿足要求。

表2 模擬計算結(jié)果

mm

3.2 先淺后深與先深后淺施工順序單元計算對比

利用圓弧滑動理論和朗肯土壓力理論對基坑整體鄰地鐵側(cè)的穩(wěn)定性、抗隆起、抗傾覆、沉降變形等進行計算?，F(xiàn)場施工時采用了先做底板發(fā)揮其支撐作用和壓頂作用，再開挖坑中坑的施工順序，減小對地鐵的影響。單元計算結(jié)果見表3，計算結(jié)果對比見表4。

表3 單元計算結(jié)果

表4 計算結(jié)果對比(一) mm

從表4中看出，采用先做底板后開挖坑中坑的施工順序，開挖至最深處時，水平位移減小3.59 mm，地表總沉降量減小2 mm。

3.3 加斜撐與不加斜撐施工方法單元計算對比

為了減小第三道支撐拆除后的位移及變形，我公司施工時在第三道支撐拆除前施加一道支撐在底板上的保護性斜撐，以滿足地鐵側(cè)對于變形和位移的要求。計算結(jié)果對比見表5。

表5 計算結(jié)果對比(二) mm

在拆除第三道支撐前，先增加一道斜撐，與不加斜撐相比，拆除第三道撐后水平位移減小1.51 mm，地表總沉降減小1 mm。

4 實施效果

貫穿基坑施工的整個過程，對基坑周圍土體變形、臨近建筑物、地鐵車站、地鐵隧道、地下管線等對變形有控制要求的設(shè)施的變形及受力情況進行了實時監(jiān)測，并且對變形及其速率設(shè)置了報警值，在施工過程中將監(jiān)測值與計算值對比，從而判斷施工方法和參數(shù)選擇能否符合假設(shè)要求。監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表6。

表6 監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計 mm

單元計算結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測所得數(shù)據(jù)均表明：從基坑開挖到支撐拆除，基坑水平位移計算值比監(jiān)測值略大，符合計算時設(shè)置最不利工況這一條件；垂直位移由于受現(xiàn)場施工影響較大，與監(jiān)測值接近，達到預(yù)期效果。在整個施工過程中，沒有對地鐵及周圍環(huán)境產(chǎn)生過大影響，變形及沉降均滿足要求。

5 經(jīng)濟效益和社會效益分析

本項目中采用的分坑施工技術(shù)，不但保證了大型基坑的施工安全，而且施工效率高，縮短了塔樓區(qū)施工的工期，保證了項目的總體進度。工程場地北側(cè)為軌道交通一號線車站及隧道部分，施工時需要控制地鐵側(cè)變形，分坑施工技術(shù)有效地減小了一次性大面積深開挖對地鐵的變形影響，降低了施工難度。同時在該工程中采用的深基坑分坑施工技術(shù)是在蘇州的第一次應(yīng)用，對于技術(shù)推廣起到了積極的作用。

[1] 馬 輝.分坑施工法在大型深基坑施工中的應(yīng)用研究[J].建筑施工，2016(5)：546-548.

[2] 賈 堅.軟土時空效應(yīng)原理在基坑工程中的應(yīng)用[J].地下空間與工程學報，2005(4)：490-493.

Research on the application of the sub-foundation construction technology of Suzhou engineering

Niu Jiewen Tao Zhixin Lu Xiaoxiao

(ZhongyifengConstructionGroupCo.,Ltd,Suzhou215000,China)

Combining with Suzhou square project construction conditions, such as deep excavation depth, large excavation area, complicated surrounding environment and closing to Suzhou rail transit line No.1, the paper applies sub-foundation and sub-block foundation construction methods and protecting inclined support reinforcing measures, and carries out theoretical calculation analysis. Practice proves that: the above-mentioned scheme reduces the impact upon surrounding environment and subway, and guarantees the construction safety as well.

deep foundation pit, sub-foundation construction, finite element, inclined supporting

1009-6825(2017)13-0067-02

2017-02-27

牛潔雯(1984- )，女，工程師

TU463

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