多级柔性支护体系下超深坑中坑支护结构稳定性研究.pdf

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[摘要]在武汉中心工程中，由于建筑功能和结构设计需要，造成基坑内出现深度差异，产生了多级柔性支护体系下超深坑中坑的现象。针对深厚软土工程坑中坑问题，总结了多种形式的坑中坑支护形式，对其设计方法开展了研究，进行了选型优化。通过有限元模拟坑中坑变形及位移，对坑中坑结构多级稳定性进行了分析研究，验证了多级柔性支护体系下坑中坑悬臂支护设计的稳定性，并总结稳定性规律。应用表明，多级无支撑支护技术可取得较好的经济效益、缩短地下工程工期。[关键词]深基坑；支护；坑中坑；稳定性；有限元分析

1坑中坑支护结构体系
一般情况下，坑中坑的开挖深度不太大、平面形状也各不相同，但是由于坑中坑开挖土层一般比较软弱，故应因地制宜选择经济合理、安全可靠的支护形式。目前，坑中坑支护结构体系有通过土体自身稳定性进行支护的，如放坡；有通过改良土体的强度进行支护的，如重力式挡墙及加固措施；有通过必要的支护结构来支挡土体的，如利用复合土钉墙和支护桩进行支护[2。对于受地下水影响的区域，坑中坑支护结构必须配备必要的截（排）水、止水、降水等措施，如设置截（排）水沟、止水帷幕、满堂封底、降水井或综合采取多种措施等[3)。
2工程实例
2.1工程概况
武汉中心工程位于武汉王家墩CBD中轴线南部的起始端，是集办公、酒店、商业、会议等功能为一体的武汉CBD首个地标性国际5A级商务综合体。工程占地面积28100m2,地下4层，地下建筑面积82315m2,裙楼地上4层，塔楼88层，总建筑高度438m,地上建筑面积271770m2。基坑内外环境如图1所示。
基坑总开挖面积约31600m2,呈不规则多边形，场区自然地面相对标高约-1.200m,塔楼区域大面积开挖深度为19.00m,非塔楼区域大面积开挖深度为17.30m,坑中坑开挖深度为25.50m。基坑坑中坑位于武汉中心外围大基坑的正南角处，呈不规则矩形。坑中坑最深处相对于塔楼基底开挖深度为6.5m,开挖面积约为860m2,其相对于其他各侧围护结构距离如下：北侧101m,东侧36.6m,东南侧40.7m,南侧33.9m,西侧30.3m。

（略）

3坑中坑多级稳定性分析
本基坑特殊之处在于外围大坑支护结构不仅受到深厚软土的影响，还受高水头承压水的影响，相应支护结构对土方开挖卸载敏感性非常强，因此必须分析坑中坑开挖对外围大坑支护结构的影响。超深坑中坑工程自身具有很强的空间特性，因此分析坑中坑土方开挖对外围大坑支护结构的影响范围非常重要。
在研究坑中坑开挖对外围大坑支护结构受力变形性状造成的影响时，引入参数距离比X=B/H,其中B为坑中坑与外围大坑支护结构的相对距离H为坑中坑的开挖深度，通过控制单因子变量的方法进行分析。定义东侧、北侧浅层局部卸土典型剖面为剖面I,东侧、北侧浅层水平锚管典型剖面为剖面Ⅱ，南侧典型剖面为剖面Ⅲ，西侧典型剖面为剖面W,西南侧角部混凝土支撑典型剖面为剖面V。

（略）

4坑中坑多级稳定性的规律
1)随着距离比B/H的增大，支护结构的水平位移δ、最大位移出现位置h、支护桩的弯矩M呈递诚趋势变化；被动区抗力安全系数kk、被动区土压力合力E呈递增趋势变化。因此，可以得出坑中坑距离外围大坑支护结构越远，对其影响越小，相应大坑支护结构的安全性越高。
2)相同支护结构，所处的土层性质不同，外围大坑支护结构对坑中坑开挖的敏感度不同，土层性质较差地区的支护结构敏感度较高，相对稳定性较差。
3)从不同曲线随距离比B/H变化来看，可以大致分为3个区间，即B/H=0~3为主影响区域，B/H=3~7为次影响区域，B/H≥7为稳定区域。采用被动区抗力安全系数k来划分各影响区域，如图8所示。

（略）

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