1、第 1 期研究报告软土地区邻近既有建筑半盖挖深基坑变形特征徐健1周子涵2王林枫2周小涵2(1南京地铁建设有限责任公司，210005，南京;2重庆大学土木工程学院，400045，重庆第一作者，高级工程师)摘要为研究邻近既有建筑的半盖挖深基坑变形特性及环境效应，以南京地铁 5 号线山西路站的软土地区半盖挖深基坑工程为例，将基础形式、支护形式等作为变量，设计了 8种数值模拟工况进行分析。研究结果表明:既有建筑使基坑一侧产生偏压导致地连墙侧移曲线整体向基坑内移动，盖板与地连墙的刚性连接使其顶部发生翘曲，地连墙嵌入岩层限制了底部侧移量，改变了地连墙下端侧移曲线形状;坑外地面沉降曲线受建筑及基础形式影响较
2、大，受盖板和地连墙深度影响较小;基坑开挖主要影响墙后 2 倍深度以内三角形区域的土体沉降，既有建筑地下室和桩基础能有效控制建筑靠近基坑一侧土体的沉降大小及范围。关键词地铁;软土地区;半盖挖施工;深基坑变形中图分类号TU447TU433DOI:1016037/j1007869x202301014Deformation Characteristics of Semi-covered DeepFoundation Pit Adjacent to Existing Buildings inSoft Soil AreaXU Jian，ZHOU Zihan，WANG Linfeng，ZHOU Xiao-h
3、anAbstractTo study the deformation characteristics and envi-ronmental impact of semi-covered deep foundation pit adjacentto existing buildings，taking the foundation pit engineering insoft soil area of Nanjing Metro Line 5 Shanxi oad Station asexample，and adopting foundation form and support form asv
4、ariables，8 groups of numerical simulation working conditionsare designed and analysed esearch results show that existingbuildings cause eccentric loads on one side of the foundationpit，leading to the overall movement of diaphragm wall lateralcurve into the pit The rigid connection between cover plat
5、e anddiaphragm wall makes the wall top warp，and the embedmentofdiaphragmwallsintorockstratumlimitsthelateralmovement of the bottom and changes the shape of diaphragmwall bottom lateral curve The land subsidence curve outsidethe pit is greatly influenced by the form of building and itsfoundation，and
6、has little relation with cover plate and depth ofdiaphragm walls The foundation pit excavation mainly affectssoil settlement in the triangular area within 2 times of depth be-hind the wall，and the existing building basement and pilefoundation can effectively control the soil settlement size andscope
7、 on the side of the building close to foundation pitKey wordsmetro;soft soil area;semi-covered excavation;deep foundation pit deformationFirst-author s addressNanjing Metro Construction Co，Ltd，210005，Nanjing，China近年来，由于城市建设和经济发展的需要，特别是城市轨道交通建设的迅速发展，深基坑工程大量涌现。软土地区实施的深基坑工程往往容易产生较大的变形。目前，越来越多的学者开始关注基坑开
8、挖与既有建(构)筑物的相互影响问题。文献 1 分析了与基坑边呈不同角度条件下的浅基础框架建筑受基坑开挖的影响。文献 2结合深厚软黏土地区某地铁车站深基坑工程进行了系统性监测及结果分析，总结了基坑变形与开挖深度之间的关系。文献 3基于某地铁车站深基坑工程现场监测数据，分析了自基坑开挖到主体结构施作不同阶段引发的邻近建筑沉降值比例关系。文献 4 通过数值模拟的方法，拟合了围护结构最大侧移值与地面最大沉降值之间的关系。文献 5-6 基于宁波地区轨道交通工程现场监测数据，提出了城市轨道交通深基坑周边建筑物安全评判方法与施工对周边建筑物影响的简化预测分析方法。城市用地紧张、施工工期限制、变形控制要求及交
9、通往来需求等因素使得兼顾明挖和盖挖优点的半盖挖基坑施作方法获得了广泛的应用7-10，因此有必要对半盖挖基坑变形特性及其环境效应进行深入研究。由于盖板和上方交通荷载，半盖挖深基坑往往承受较大的偏压，而同侧存在既有建筑的情况加剧了这种非对称偏压，此时基坑和支护结构变形与稳定情况尚不明了。本文以南京地铁 5 号线山西路站的软土地区半盖挖深基坑工程172023 年为例，采用数值模拟方法，将基础形式、支护形式等作为变量，设计了 8 组数值模拟工况进行分析研究。本研究旨在为相关工程提供一定的借鉴与参考。1工程概况11工程背景南京地铁 5 号线山西路站为一座地下二层岛式车站，基坑位置及周边建筑物情况如图 1
10、 所示。车站长为 27280 m，主体结构标准段宽为 2110 m，顶板覆土厚约 308 m，标准段基坑深度为1660 m。南端头井宽为 2530 m，顶板覆土厚约 307 m，基坑深度约为 1793 m。北端头井宽为 2530 m，顶板覆土厚约为 321 m，基坑深度约为 1813 m。基坑采用 800 mm 厚地下连续墙，标准段和端头井地连墙入土深度分别为 1350 m 和 1450 m，地连墙底位于粉质黏土中。受场地限制，采用左线半幅铺盖疏解交通。坑内共设置 4 道支撑，其中第 1 道为混凝土支撑，截面尺寸为 800 mm 1 000 mm，深度为 05 m，第 2 道第 4 道支撑为
11、609 mm(厚度为 16 mm)钢支撑，其深度分别为 550 m、1000 m、1350 m。基坑开挖遵循先撑后挖的原则，开挖到对应支撑深度后立即施作支撑，再进行后续土体的开挖。半盖挖基坑支护体系示意图如图 2所示。图 1基坑位置及其周边建筑物情况Fig 1Foundation pit location and surrounding environ-ment condition12工程及水文地质条件基坑处于秦淮河漫滩平原区，软土、砂土发育，地层自上而下依次为:杂填土;素填土;粉砂;淤泥质粉质黏土;粉质黏土;强风化安山岩;中风化安山岩。图 2半盖挖基坑支护体系示意图Fig2Diagram o
12、f support system for semi-covered excavationfoundation pit基坑处于饱和弱透水层中，实测场地地下水位为 1226 m，年变化幅度约为 10 m。浅部松散层中透水层主要为填土层，其余地层透水性弱，为相对不透水层。13周边环境基坑周边主要建筑物概况如表 1 所示，深基坑周边建筑物位置关系平面图如图 3 所示。表 1基坑周边主要建筑物概况Tab1Overview of main buildings around foundation pit建筑物名称建筑物距基坑距离/m上层建筑层数地下室层数建筑物结构形式A南 7160框架结构，预制方桩基础(边
13、长为 450 mm，桩长为36 m)B南 25683框剪结构，地下室埋深 13m，钻孔灌注桩基础(桩径为 800 mm 或 1 200 mm，桩长为 250 m)C南 154353框架结构，地下室埋深 14m，钻孔灌注桩基础(桩径为 1 000 mm 或 1 200 mm，桩长为 300 m)D南 10840砖混结构，浅基础E南 7870砖混结构，浅基础F北 6551框架结构，预制方桩基础(边长为 450 mm，桩长为230 m 或 250 m)G北 67241框架结构，地下室埋深 55m，钻孔灌注桩基础(桩径为 1 200 mm，桩长为 338m)27第 1 期研究报告图 3深基坑周边建筑物
14、位置关系Fig 3Location relation of buildings around deep found-ation pit2建立数值计算模型21确定模型参数采用有限差分法软件 FLAC3D 50 进行建模计算。模型中淤泥质粉质黏土和粉质黏土采用修正剑桥模型进行计算，其余土层和岩层采用摩尔库伦模型进行计算。地层物理力学参数如表 2 所示。支护结构采用弹性本构，其参数如表 3 所示。建筑参数与地连墙相同，桩基础尺寸及参数与混凝土立柱桩相同。接触面参数如表 4 所示。高层建筑地下室侧面接触面参数与地连墙侧面相同，底面接触面参数与地连墙底面相同。表 2地层物理力学参数Tab2Stratum
15、 physical mechanics parameters层数土质平均深度/m/(kN/m3)MvK/MPaG/MPacu/kPa/()T/MPa杂填土102207830502500素填土10185111291001000粉砂7019613257623210淤泥质粉质黏土80176098012800243322144粉质黏土150195113008800173346355强风化安山岩30220802528100033070中风化安山岩2578 06406 30203000360100注:为重度;M 为临界状态线斜率;和 为固结曲线和回弹曲线斜率;v为体积比容;K 为体积模量;G 为剪切模量;
16、cu为有效黏聚力;为内摩擦角;T 为抗拉强度。表 3支护结构参数Tab3Supporting structure parameters支护结构尺寸密度/(kg/m3)弹性模量/GPa泊松比地下连续墙800 mm2 5003002混凝土盖板300 mm2 5003002混凝土支撑800 mm1 000 mm2 5003002混凝土立柱桩 1 000 mm2 5003002钢支撑 609 mm16 mm(厚)7 80020003钢格构柱500 mm500 mm7 80020003表 4接触面参数Tab4Contact surface parameters接触面位置法向刚度/(GPa/m)切向刚度/(GPa/m)黏聚力/kPa内摩擦角/()地连墙侧面001600161016地连墙底部01500150702322确定盖板荷载根据 JGJ 1202012 建筑基坑支护技术规程及场地实际情况，围挡外侧 5 m 范围、地连墙外 4 m范围用于交通行车，按照普通行车荷载施加 20 kPa的均布荷载。围挡外侧 5 m 范围内行走渣土车，按照集中荷载的形式施加在盖板上。根据 CJJ 771998 城市桥梁
