坑中坑基坑施工的空间效应研究 申明亮 上海建工集团股份有限公司总承包部 上海 ２０００８０ 摘要：以坑中坑基坑空间效应为研究主题，着重分析了内坑开挖对外坑在空间上的影响。根据内外坑相对空间位置， 将坑中坑基坑在空间上分为中心内坑、墙边内坑、角部内坑、三边内坑和夹心内坑。以大型通用软件ＡＮＳＹＳ为研究平 台，分别建立５种坑中坑基坑三维有限元模型，分析内坑开挖对外坑空间上的影响，进而对设计、施工提出合理化建 议。 关键词：坑中坑基坑 中图分类号：ＴＵ７５３ 空间效应 ＡＮＳＹＳ 有限元模型 Ｄ０Ｉ：１０．１４１４４￣．ｃｎｋｉ．ｊｚｓｇ．２０１５．０６．００２ 文献标志码：Ｂ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｐａｔｉａｌ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆＰｉｔ－ｉｎ－Ｐｉｔ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＳＨＥＮ Ｍｉｎｇｌｉａｎｇ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００８０ ０ 引言 基坑的空间效应是指由于空间的结构形式和受力特 点，各部分支护结构的受力和变形相互影响而发生变化的 性质。 工在外坑水平方向上形成的危险区域，力求为基坑设计、 施工提供理论参考。 １ 坑中坑基坑空间形式分类 为研究方便，参考实际工程中坑中坑基坑常见形式， 根据内外坑平面相对位置关系可将坑中坑基坑分为５大类。 坑中坑基坑的空间效应本文定义为：由于内、外坑相 对空间位置关系，导致内坑开挖引起的外坑各部分支护结 构在空间上不同的受力和变形性质。 第１类：中心内坑基坑，指内坑与外坑各边都不接触；第２ 类：墙边内坑基坑，指内坑与外坑围护边接触；第３类：角 部内坑基坑，指内坑与外坑在角部双边接触；第４类：三边 内坑基坑，指内坑与外坑三边接触；第５类：夹心内坑基 坑，指内坑与外坑在中间两边接触嘲。 目前已有许多科研工作者对常规基坑空间效应进行了 研究。如杨雪强Ⅲ等探讨了两坑壁端部对坑壁支护结构上土 压力的整体屏蔽作用，提出了考虑空间效应的土压力计算 公式。王美华 通过紧邻地铁超深基坑工程施工的实例分 析，介绍了空间效应原理在软土深基坑工程中的应用，取 得了很好的变形控制效果，保证了邻近运营地铁的安全， 对类似软土深基坑工程具有一定的指导意义。 ２有限元模型 坑中坑基坑三维有限元模型整体模型尺寸为：长Ｘ 雷明锋Ｉ 等提出了黏性土条件下长大深基坑施工空间 宽Ｘ高＝９０ ｉｎ ｘ ６０ ＩＴＩ Ｘ ５０ ＩＴＩ，其中外坑尺寸为：长×宽× 深＝３０ ｍ×２０ ｍ×７ ｍ，在地表及地表以下４ ｍ处各设有１道 效应的简化计算方法。刘念武 等研究了沿基坑纵向方向上 的距离、开挖深度等因素对空间效应的影响。李大鹏同等分 析深基坑工程空间效应的形成机理，推导考虑空间效应的 支护结构土正应力计算公式。 以上成果从理论分析、有限元模拟及施工总结等方面 对常规基坑空间效应进行了研究。但针对坑中坑基坑空间 效应的研究尚没有成果出现，因此本文以坑中坑基坑空间 支撑。中心内坑、短边内坑、长边内坑、角部内坑尺寸均 为：长ｘ宽ｘ深＝１０ｍ ｘ １０ｍｘ４Ｉｎ；三边内坑的尺寸为： 长ｘ宽ｘ深＝１５ ｍ ｘ ２０ ｉｎ ｘ ４ Ｉｌｌ；夹心内坑的尺寸为：长Ｘ 宽Ｘ深＝１０ＩＴＩ×２０ｔｒｎＸ４ｍ。内坑设置１道支撑，位置与内坑 围护结构顶标高相同。 模型地质参数取上海市深度３０ Ｉｎ范围内地质参数加权 平均值，土体本构模型选取Ｄ－Ｐ模型。通过ＡＮＳＹＳ建立坑中 坑基坑三维数值模型如图１所示。 为研究对象，通过建立６种坑中坑基坑三维有限元模型，分 析内外坑相对位置不同时内坑施工对外坑围护结构不同方 向上的水平变形以及土压力变化规律。从而确定内坑的施 ３ 坑中坑基坑空间效应分析 作者简介：申明亮（１９８１一），男，博士，工程师。 通信地址：上海市东大－￣１－６６６号（２０００８０）。 收稿日期：２０１５．０４＿ｏ８ ¨¨ 。 。－ 取标高一９ ｉｎ处（内坑开挖面以上２ ｍ，外坑坑底以下 ２ ｍ）外坑围护结构水平截面为研究位置。提取截面上各点 的位移值、土压力值与内坑开挖前数据相减，其差值结果