摘要：本文主要通过对矩形基坑（长宽比l/b约为3）和条形基坑（长宽比l/b≥10）两种不同形状基坑实测数据的整理，分析两种形状基坑随着基坑开挖墙体最大侧移的数值及位置的差异，及同一形状基坑的不同位置墙体侧移随深度的变化规律，得出两种形状基坑墙体位移随深度的变化曲线，进而研究基坑形状对支护墙体变形的影响。
关键词：条形基坑、矩形基坑、空间效应、墙体变形
1.深基坑变形研究现状
国内相关专家对基坑变形的研究大部分是针对普通的方形基坑，对一些特殊基坑的研究较少，但随着工程建设的发展，基坑工程相继涌现出了一些特殊形式，这些特殊基坑正得到越来越多学者们的关注。
1.1高文华，杨林德等[2]在软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的分析中得到:
①在普通的基坑开挖中，基坑的空间效应能明显体现。基坑拐角处墙体侧向位移较小，其空间作用明显。而越靠近墙体的中间位置位移就较大，空间作用就越弱。研究表明，基坑的空间效应影响带的宽度与基坑长度之比约为1:8。
②围护墙体的侧向位移随时间的延长而增大，但随着工况的进行，其增大的速率逐渐减小。故实际基坑开挖中，要尽量减小一步开挖的距离。
③随着开挖的进行，墙体位移和内力均随时间发展而增大，故对于软土地层中的基坑，开挖支撑工序宜快不宜慢。
1.2俞建霖[4]在基坑工程变形性状研究中，用空间有限元法研究了基坑开挖过程中影响围护结构水平位移的主要因素，并通过杭州市某基坑开挖的工程实例验证了此有限元分析模式的合理性。得到相关结论如下：
①围护结构的水平位移具有明显的空间效应，基坑拐角处变形较小，越靠近基坑中间部位，其变形越大，至基坑中部变形达到最大。
2.两种形状基坑概况
矩形基坑长约264m，宽约73m～105m，开挖深度约25m，最深处达31m。基坑围护结构采用地下连续墙，墙厚1.2m，墙深42～53m，采用C30防水混凝土，抗渗等级S10，内侧设置800mm厚衬墙。
条形基坑，基坑长度为402.5米，宽度为30.5～38.9米，开挖深度为7.1～15.9米，整个基坑划为十几个标准施工段，标准段长度大约30m左右，此标准段内地下连续墙深度一定。地下连续墙厚度为0.8m，研究段内地下连续墙深度为18-23.5m，混凝土的强度等级为C30，地下连续墙内侧设置衬墙。
3.矩形基坑墙体变形分析
3.1两个实测点数据分析
下面为临近基坑拐角处与中间部位的两个监测点处，墙体侧移随开挖的变化曲线。
图1 测点位移随深度变化曲线
3.2墙体变形分析结果
⑴在基坑开挖的前两个工况，墙体的最大侧移发生在墙顶处，但随着工况的进行，墙体的侧移值逐渐减小，最后墙体的最大侧渐向坑内，而后随着开挖深度的增加而逐渐增大。
⑵基坑开挖过程中，墙体最大侧移点的位置逐渐下降，待开挖结束，最大水平位移出现在15m附近，此位置约位于基坑开挖深度的1/2处。
⑶靠近基坑拐角处的08测点，其墙体的最大侧移值为11.9mm，位于基坑中间部位的05测点，其墙体的最大侧移值为19.6mm，基坑中部测点的墙体侧移比拐角处增长65﹪，可见，普通矩形基坑的空间效应比较明显。相关资料显示[1]：基坑的空间效应的大小与基坑的长宽比有很大关系，基坑空间效应得以发挥的最大长宽比限值为8，此矩形基坑的长宽比为2.5-3.5之间，故基坑的空间效应发挥较明显。
4.条形基坑墙体变形分析
4.1实测数据分析
下面对条形基坑中间部位及靠边位置的两个标准段内墙体侧移进行分析。
4.2墙体变形分析结果
⑴由图2可知，长条形基坑中，墙体的最大侧移值近似在40mm左右，而图1中的墙体最大侧移值还不到20mm，可见，条形基坑中墙体侧移要比普通矩形基坑的墙体侧移大近1倍多。
⑵图2所示，条形基坑中部两测点墙体最大侧移分别为41.9mm和39.7mm，靠边两侧点墙体的最大侧移分别为39.1mm和37.8mm，基坑中部墙体侧移比靠边处墙体侧移约增长5～10﹪，而图1中矩形基坑中部测点的墙体侧移比拐角处增长65﹪，可见，墙体侧移的空间效应在长条形基坑中发挥并不明显。
5.条形基坑与矩形基坑的对比分析
基坑的空间效应的大小与基坑的长宽比有很大关系，基坑空间效应得以发挥的最大长宽比限值为8，此矩形基坑的长宽比为2.5-3.5之间，故基坑的空间效应发挥较明显。而长条形基坑，其长宽比约为10.5，已超出理论的最大限值，因此，墙体侧移的空间效应在本基坑中不明显。通过对两种基坑实测数据对比分析，得出基坑形状对墙体侧移的影响如下：
(1)长条形基坑中，墙体的最大侧移值近似在40mm左右，而矩形基坑的墙体最大侧移值还不到20mm，可见，基坑的空间效应使得矩形基坑中墙体最大侧移要比条形基坑小很多。
(2)长条形基坑中各点的墙体侧移值相差不大，条形基坑中部两测点墙体最大侧移分别为41.9mm和39.7mm，靠边两侧点墙体的最大侧移分别为39.1mm和37.8mm，基坑中部墙体侧移比靠边处墙体侧移约增长5～10﹪，而矩形基坑中部测点的墙体侧移比拐角处增长65﹪，可见，墙体侧移的空间效应使得普通矩形基坑中拐角处墙体侧移很小，相反在长条形基坑中却不能。
(3)条形基坑中，墙体侧移在相邻工况间的增量约为10﹪，而矩形基坑中，墙体侧移在相邻工况间的增量约为1～2﹪，可见，同一工况下，坑底开挖深度大处，测点墙体侧移值较大，这是因为，同一标准段内墙体的总深度是不变的，基坑开挖较深处，其对应的墙体的入土深度变小，最终表现在此处墙体侧移较大，但坑底坡度对墙体变形的影响并不明显。
(2)条形基坑中，墙体最大侧移点位置在相邻工况间的增量约为3.5﹪，而矩形基坑中，墙体最大侧移点位置在相邻工况间的增量约为1.2﹪，可见条形基坑开挖，同一工况下，基坑开挖较深处，其墙体的最大侧移点位置也相对靠下。
为了更清晰地分析长条形基坑与矩形基坑变形的不同处，下面用表格形式加以分析。
6.结论
⑴在基坑的空间效应作用下，条形基坑中墙体侧移要比普通矩形基坑的墙体侧移大近1倍。
(2)同一工况下，随着坑底深度的增加，墙体的侧向位移也逐渐增大，且近似呈线性分布，而随着工况的进行，墙体侧移逐渐增大，曲线的斜率有增大的趋势，且坡度越大，这种趋势就约明显。
参考文献：
[1]杨雪强，论深基坑支护的空间效应，岩土工程学报，1998，20(2)：75-78．
[2]高文华、杨林德、沈蒲生，软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素分析，土木工程学报，2001，34（5）：91-96
[3]鲁宏，陆培毅，深基坑开挖变形性状的时空效应分析综述.工程力学，2003，增刊：172-176
[4]俞建霖，龚晓南，基坑工程变形性状研究，土木工程学报，2002， 35(4)：86-90
[5]丁文胜，徐利国，陆蓉，长条形深基坑开挖中地下连续墙的变形特性，华东船舶工业学院学报，1998，12 (3):95-99
论文作者:赵成城
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/2
标签：基坑论文; 墙体论文; 矩形论文; 条形论文; 效应论文; 工况论文; 位移论文; 《基层建设》2017年3期论文;