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摘要：就某深基坑开挖对邻近边坡支挡结构影响及对策进行研究。采用MIDASGTS对既有边坡加固前的基坑开挖过程进行有限元模拟，通过对既有边坡破坏特征的深入分析，得到基坑开挖时边坡的破坏形态整体上接近悬臂支护的边坡，针对这一特征对既有边坡采取坡脚加微型桩固脚、支护桩桩间加锚索强腰以及坡顶加微型桩隔断基础的加固措施。对既有边坡加固后的基坑开挖过程进行数值模拟，分析表明加固措施对边坡坡顶变形控制效果较好；对基坑工程开挖的现场监测数据进行分析，表明既有边坡及坡顶建筑物的变形在安全范围内，加固方案科学可靠。
关键词：基坑；边坡；加固；数值模拟
随着城市工程建设的高速发展，深基坑、高边坡工程不断涌现。在建筑物密集区，深基坑的开挖与施工对既有高边坡支挡结构的安全构成威胁的工程案例日趋增多。以某复杂基坑工程为例，针对此超大超深基坑及边坡情况，结合永久性与临时性支护分区域、分情况进行了设计及施工，取得了较好的成效；对顶部为永久边坡、底部为深基坑的混合高边坡的支护方法及其计算进行研究，得到一种较为简便的计算方法；沈简等对某基坑开挖诱发的滑动边坡采用排桩式锚杆挡墙支护、并对桩后土体采用旋喷加固取得较好的效果；本文就某深基坑开挖对邻近边坡支挡结构影响及对策进行研究。
1.基坑开挖时邻近边坡有限元分析
采用MIDASGTS对既有边坡加固前基坑开挖过程进行有限元分析（鉴于场地的地质情况，假定基坑采用常规的桩锚支护），分析从基坑开挖后既有边坡的水平位移及塑性区的展开进行，从源头上分析基坑开挖对既有边坡的影响，为既有边坡的加固提供依据。
1.1计算模型计算按照平面应变问题处理
选取代表性剖面建模进行计算分析。模型总长度为70m，高度为40m，共划分1916个单元，在支护桩及锚索附近对网格进行了加密。模型计算过程中，坡顶建筑物以荷载的形式考虑。
1.2有限元计算结果分析
开挖到基坑底，虽然既有边坡支护桩已成吊脚桩，但既有边坡的位移整体上还是按悬臂结构发展：桩身变形呈上大下小，桩顶最大位移达到了66.1mm，桩底仅22.2mm，说明既有边坡支护桩仍具有一定的支挡作用，基坑支护结构对边坡支护桩发挥了一定的约束作用。基坑破坏后网格变形与原网格的对比及塑性区的分布大致可以看出此既有边坡失稳破坏滑动面为圆弧形，滑动面在杂填土层层面附近，破坏形态整体上接近悬臂支护的边坡，整个支护结构向坑内倾覆。既有边坡失稳后，坡顶土体下沉，沉降曲线呈抛物线形，基坑坑顶土体隆起；从基坑开挖后塑性区的分布可以看出，既有边坡桩前及桩后形成了较为明显的塑性区，说明基坑开挖的卸荷作用使坑顶土体产生塑性变形，降低了土体对边坡支护桩的约束能力，导致边坡坡顶水平位移增大，并在坡顶产生塑性变形，基坑开挖结束后在边坡支护桩桩后形成一个塑性区，最终形成了一条贯通既有边坡坡顶与坡脚的圆弧剪切带。
2.既有边坡加固方案及分析
2.1既有边坡加固方案
既有边坡加固以“固脚、强腰、隔断基础”思路为主线进行。主要采取以下措施。1）在既有边坡支护桩前设置2排微型桩，以增强支护桩周边土体抗滑移能力，从而保证支护桩在基坑开挖时能发挥一定的约束变形的作用，以达到“固脚”的作用。2）在既有边坡支护桩桩间设置2排预应力锚索，提高既有边坡的抗倾覆稳定性，增强边坡支护体系控制变形的能力，达到“强腰”的效果。3）在坡顶建筑物前设置2排微型桩，以抑制建筑物基础周围地层的滑动，从而减小建筑物基础周边土体的沉降，达到“隔离基础”的作用。
2.2基坑支护方案
基坑支护主要从支护形式及施工工艺等方面控制坑顶变形，达到减小基坑开挖对坑顶土体的扰动；另外通过加强监测掌握支护结构的变形及受力情况。1）采用控制变形能力较好的桩锚支护对基坑进行支护，在冠梁及桩间设置多排锚索，以控制变形，减小对边坡坡底土体的扰动。2）采用对地层扰动较小的小断面开挖，先开挖出锚索施工面，待全部锚索施工完后再进行全断面土方开挖，减小坑底土体的暴露时间。3）加强对基坑及边坡的监测工作，及时掌握支护结构的变形及受力情况。
2.3加固方案计算分析
采用MIDAS/GTS软件对既有边坡加固后基坑开挖过程进行数值模拟，并采用强度折减法对基坑整体稳定性及加固后既有边坡稳定性进行分析，结果如下。开挖到基坑底，最大位移发生在基坑坑顶，最大位移为18.13mm，既有边坡支护桩桩顶位移为11.01mm，建筑物位置处的位移为8.37mm，说明加固后的支护结构对既有边坡起到了良好的约束作用，控制了桩顶变形。另一方面，虽然既有边坡变形得到了控制，但坡底变形却大于坡顶变形，坡底微型桩位置处位移达13.00mm，说明基坑开挖对既有边坡支护桩仍然有较大的扰动，导致边坡支护桩未能充分发挥约束变形的能力，另外也说明了坡底微型桩嵌固长度过短，未能完全阻断基坑开挖对既有边坡支护桩的影响。开挖到基坑底后，基坑支护桩前后形成了较为明显的塑性区，塑性变形最大部位位于坑顶微型桩前及坑底支护桩前。说明基坑开挖的卸荷作用使坑顶土体应力重分布，导致坑顶土体产生塑性变形。与加固前的塑性区分布对比可以看出，边坡坡底微型桩起到了一定的隔离作用，一定程度上阻碍了塑性区向既有边坡内部的发展，但由于微型桩未嵌入基坑坑底，不能提供足够的抗力，未能完全阻断塑性区向既有边坡的展开。另外基坑形成了一条贯通既有边坡坡顶与坑底的圆弧剪切带，剪切带从坡顶微型桩前开始，沿基坑支护桩底穿出，与加固前的塑性区分布对比可以看出，坡顶微型桩阻断了塑性区向建筑物基础底部展开，起到了很好的隔离作用。根据有限元强度折减法计算，此基坑的整体稳定安全系数为1.645，坑顶变形为18.13mm＜30mm，满足要求；加固后既有边坡的安全系数为1.388，坡坑坑顶变形为11.01mm＜20mm，坡顶建筑物沉降为8.37mm＜10mm，满足要求［5］；从计算结果来看既有边坡的加固措施有效地控制了坡顶的变形，保证了坡顶建筑物的安全
3.结语
通过对某大型城市综合体项目基坑三级放坡部位的渗流稳定性分析，得到如下结论。1）地下水渗流对基坑变形的影响不容忽视，在设计和施工过程中应该充分考虑地下水的作用，同时考虑现场施工的便利，采取合理的基坑降水措施，保证施工安全。2）对于渗透性较大、岩土自身强度较高的情况下，可以参照数值模拟计算结果决定是否取消基坑外止水帷幕将基坑设计为半敞开式，并通过合理布置三级放坡内的轻型井点，避免地下水渗流对基坑稳定性影响的同时也节约施工成本、缩短工期。3）基坑外坡顶处设置降水井可在一定程度上减少基坑边坡的位移变形值，提高基坑的稳定性。但对于c，φ值较大的土层考虑渗流作用下坡顶土体固结沉降对周围建筑物或者地下管线的影响，应尽量避免过量抽取基坑外地下水。4）随着渗透系数及孔隙比的增加，基坑边坡的稳定性逐渐降低，当渗透系数及孔隙比超过一定数值时，可以考虑在基坑外增设降水井降低基坑内外水头高度，将基坑变形控制在一定范围内。
参考文献
[1]胡小平.；受邻近深基坑开挖影响的既有边坡加固方法[J].；低碳世界，；2016（33）：120-122.
[2]刘青萍.；深基坑边坡支护施工方案及施工问题研究对策[J].；工程技术：全文版，；2016（5）：278-278.