(1)初始地应力平衡
初始地应力平衡后的土体内力成层分布,符合自然条件下的土体应力状态,地表最大竖向位移约为3mm,虽未保持绝对水平,但是可以满足工程精度要求。
(2)墙体侧向位移
当基坑开挖较浅,还未设支撑时,不论对刚性墙还是柔性墙,均表现为墙顶位移最大,向基坑方向水平位移,呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增加,刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移,而一般柔性墙如果设支撑,则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动,墙体腹部向坑内突出。
图5-1为A1区墙体侧向位移随墙体深度变化曲线,由变化曲线可以看出,随着开挖深度的加深,墙体最大水平位移逐渐增加,所处开挖位置基本位于开挖面附近。所有开挖步结束后,A1区小基坑最终最大水平位移为50mm,所处位置为埋深24m处。
图5-1 A1区地连墙水平位移曲线随开挖步变化曲线
图5-2为A2区墙体侧随X向、Y向变化曲线,由位移图可以看出A2区开挖结束后,A2区地下连续墙短边中心点的最大X方向(平行于基坑长边方向)水平位移为65mm,最大位移位置为埋深为17m。地下连续墙的最大Y向(垂直于基坑长边方向)水平位移为90mm,位置为A2区地面以下17m处附近。
图5-2 A2区地连墙水平位移随深度变化曲线
A2区大基坑长边和短边中心处地连墙水平位移随开挖步变化如图5--3所示。由变化图可以看出,随着开挖深度的增加,最大水平位移逐渐增加且埋深也随之增加,长边和短边的最大水平位移埋深也基本相同。第四层土体开挖所产生的墙身变形较其他层开挖产生的变形要大,主要原因为本层开挖土体主要为③2层黏质粉土,土体的工程性质较差,此层土体开挖时应加强支撑结构的变形和内力监测,并加快过程和支撑机构的浇筑,以减小地连墙变形。
图5-3 A2地连墙不同位置处水平位移随开挖步变化
(3)基坑隆起变形
基坑工程中由于土体的挖出与自重应力释放,致使基底向上回弹。另外,基坑开挖后,墙体向坑内变位,当基底面以下部分的墙体向坑内方向变位时,挤推坑前的土体,造成基底的隆起。基底隆起量的大小是判断基坑稳定性和将来建筑物沉降的重要因素之一。基底隆起量的大小除和基坑本身特点有关外,还和基坑内是否有桩、基底是否加固、基底土体的残余应力等密切相关。
全部开挖结束后,由于开挖卸荷回弹引起的基坑内最大隆起发生在基坑中心线左右两侧一定范围内,最大隆起值为7.90cm,最大坑外沉降发生在小基坑外侧附近最大坑外沉降为4.24cm。
图5-4 基坑隆起量随基坑截面变化图
图5-4为A2区大基坑中心处基坑隆起量随基坑界面宽度变化图,由图中可以看出基坑最大隆起量发生在基坑中心线两侧20m左右处,最大隆起值为7.70cm。
(4)支撑轴力变化
A1区开挖结束后,A1区内各层水平支撑结构内力计算结果如下:(https://www.xing528.com)
第一层支撑结构的最大应力为2.5MPa,相应轴力为3000k N,最大轴力位置发生在横向水平支撑上;
第二层支撑结构的最大应力为6.27MPa,相应轴力为7524k N,最大轴力位置发生在横向水平支撑上;
第三层支撑结构的最大应力为4.73MPa,相应轴力为8500k N,最大轴力位置发生在横向水平支撑上;
第四层支撑结构的最大应力为2.64MPa,相应轴力为5940k N,最大轴力位置发生在横向水平支撑上;第五层支撑结构的最大应力为4.19MPa,相应轴力为7542k N,最大轴力位置发生在横向水平支撑上;
第六层水平支撑结构最大内力为3.23MPa,相应轴力为5814k N,最大轴力位置发生在横向水平支撑上。
A1区开挖结束后,A2区内部的支撑结构内力计算结果如下:
A2区第一层水平支撑最大应力为4.23MPa,相应轴力为5076k N,最大轴力位置发生在环向支撑上;
A2区第二层水平支撑最大应力为5.83MPa,相应轴力为7000k N,最大轴力位置发生在环向支撑上。
A2区开挖结束后,A2区内部各层支撑结构内力计算结果如下:
第一层水平支撑结构最大内力为10.77MPa,相应轴力为12924k N,最大轴力位置发生在环向支撑上;
第二层水平支撑结构最大内力为11.70MPa,相应轴力为14040k N,最大轴力位置发生在环向和横向对撑上;
第三层水平支撑结构最大内力为12.69MPa,相应轴力为15228k N,最大轴力位置发生在横向对撑上;
第四层水平支撑结构最大内力为13.97MPa,相应轴力为16764k N,最大轴力位置发生在横向对撑上和角撑上;
第五层水平支撑结构最大内力为12.18MPa,相应轴力为14616k N,最大轴力位置发生在环向支撑上。
表5-2为水平支撑最大轴力随开挖步变化表,从表中可以看出,随着开挖深度的增加,支撑轴力也随之增加,本层土体开挖对相邻层支撑结构最大轴力影响较大,对较远层支撑结构最大轴力影响相对较小。
表5-2 水平支撑最大力随开挖步变化表 (k N)
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