摘　要：随着城市建设的不断发展，超高层建筑及深基坑项目在工程勘察中常遇到。特别是在城市中心建设标志性建筑。地下空间已被城市交通建设利用，如地铁、轻轨等交通枢纽。为此；在工程勘察中常常会遇到附有深基坑及周边隧洞影响的建设项目。本文以重庆市某大厦勘察为例，介绍深基坑在工程勘察中的评价及对周边隧洞的相互影响评价，本项目勘察成果取得了较好的效果，为项目的设计、施工提供了指导性的基础资料。

关键词：工程勘察；深基坑；隧洞影响；影响评价

 

      拟建大厦主楼49F/-4F，北侧和东南侧为裙楼，最大单柱荷载为60000kN。拟建场地北西侧有轻轨隧洞通过，与大厦基坑外边缘的最小水平距离为6.4米，设计基坑底部标高为230.35m，轻轨隧洞底板标高为224.755m，地下-4F的开挖将最高形成19.8米深的基坑。拟建项目平面位置关系示意图见图1-1，基坑及隧道相互关系示意图见图1-2。

      拟建场地覆盖层为人工填土层，厚2.06～4.40m，该填土呈稍密状。下伏基岩为石英砂岩，岩质较硬，岩石完整性指数为0.82，场地岩体完整，中等风化砂岩基本质量等级为Ⅲ类；微风化砂岩基本质量等级为Ⅱ类。拟建场地岩石物理力学参数见表2.1。

 

      按设计地下-4F开挖后，将最高形成19.8m的基坑边坡，基坑周边不具备放坡条件。因此，基坑将进行垂直开挖。边坡上部为人工填土，厚2.06～4.40m，岩土界面平缓仅5°，故上覆填土不会沿基岩面滑动。边坡岩质部分多为中等风化砂岩，岩芯完整，局部发现裂隙，通过对基坑各边边坡与结构面作赤平投影分析，场地北西侧及南侧基坑边坡有外倾结构面或外倾组合交线控制影响，对其进行稳定性计算，基坑边坡工程安全等级为一级，根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）5.2.4条公式采用平面滑动法进行计算，并视上部土层与下部岩石为一体进行计算。计算公式如下：

      

      式中：

      Ks—边坡稳定性系数；

      r—岩体的天然重度（KN/m³）

      γ—土体的天然重度，人工填土取20（KN/m³）；

      C—潜在滑面的粘聚力（KPa）；

      φ—结构面的内摩擦角（°）；

      A—结构面的面积（m²）；

      V—岩体的体积（m³）；

      V±—土体的体积（m³）；

      θ—结构面的倾角（°）。

      式中潜在滑面粘聚力和结构面的内摩擦角据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）综合确定，其中南侧边坡破裂角取55°，西侧边坡破裂角取60°，岩体计算宽度为1m单位宽度，边坡岩体等效内摩擦角标准值取55°。边坡计算示意图见下图。计算结果详见表3.1

      根据计算结果，基坑边坡开挖后将处于不稳定状态，基坑边坡应作支挡处理。建议采用锚杆进行支护，且应采用逆作法施工。西侧基坑边坡锚杆设计应考虑对轻轨隧洞的影响。锚杆设计与隧洞的相互关系图见图1-2。

 

      基坑支护及基础受力对轻轨隧洞的影响分析采用有限元计算模式。因隧道纵向很长，横向相对尺寸较小，按照平面应变问题处理，选取隧道围岩最不利断面进行分析。

      拟建项目设计主楼单桩最大荷载6000吨，裙楼单桩荷载2000吨，边墙荷载70吨/m；基坑边墙厚0.25，惯性矩0.0013，采用梁单元模拟；隧道衬砌结构厚度0.35，惯性矩0.00357，采用梁单元模拟；锚杆采用杆单元模拟，钢筋直径3× 25，每孔钢筋面积As=0.00147m²，由于锚杆水平间距2.5m，本平面应变模型纵向为1m，因此本模型中的每孔锚杆钢筋面积为0.00147/2.5=0.000588m²。

      基坑开挖及基础荷载施加过程中将引起隧洞顶部特征点的位移变化，本次选取隧道周围的5个特征点进行观察其位移变化情况，根据计算分析，基坑边坡的开挖对隧洞洞顶的位移变化极小，基坑开挖及基础荷载施加对隧洞几乎无影响。

      本次采用单元分析法分析其内力变化情况，据分析可知，不管是基坑开挖，还是基础荷载的施加，都会引起隧洞弯矩增加，尤其是基础荷载的施加引起的内力变化相对明显，但是量值不大（最大为312526N.m）。按拟建物修建后的全部荷载加载考虑隧洞衬砌单元的弯矩分布图如图4.2-1；据计算成果，隧洞衬砌周边所受弯矩极小，对隧洞衬砌无影响。

      基础施加建筑荷载后的塑性区分布如图4.2-2所示，可见，基础下部塑性区分布相对较大，主要是建筑荷载较大。但是建筑附加荷载的施加没有引起隧洞围岩产生塑性区，说明对隧洞稳定性没有影响。另外基坑边坡外倾结构面也进入了塑性，但是由于有锚杆的加固作用，边坡整体是稳定的。

      基坑锚杆受到的轴向拉力分布图如图4.2-3。计算分析成果如图所示，锚杆受到的拉力是不均匀的，最上一排锚杆受到的拉力最大，而且最大值出现在滑面处。锚杆受到的最大轴向拉力为161.628kN。所有锚杆平均拉力为107.435 kN；图4.2-4为锚杆挡墙顶部特征点的水平位移变化折线分布。由于采用逆作法施工，基坑顶部的水平位移和竖向位移都控制较好，但是由于基坑底部施加的建筑荷载太大，由此引起的整体下沉相对较大

      综上所述，建筑荷载、基坑边坡、隧洞这三者的相互影响中，建筑荷载引起的影响最大。拟建场地的开挖以及建筑荷载的实施会引起轻轨隧洞衬砌结构的内力和位移发生变化，但是量值都非常小。本工程的实施也没有对轻轨围岩产生新的塑性区。因此，本工程的实施对轻轨隧洞的稳定性基本无影响，故该基坑支护措施有效，拟建项目可以建设。

      受外倾结构面控制的基坑岩质边坡在山区城市常遇到，在无放坡开挖的条件下采用锚杆逆作法施工为有效的支护措施，边坡平面滑动法计算不仅能反映边坡岩体的破坏模式及受力概况，而且也能保证边坡整体稳定性的安全系数，能有效评价边坡的安全性。另外，基坑支护及基础受力对隧洞的影响采用有限元计算模式能很好的反映隧洞周边水平及竖向受力情况，对各受力区能较好的反映其受力情况及变化趋势，为工程建设提供直观的模型图像。该项目已竣工使用，验证了有限元计算模式的准确性及安全性，可为类似项目的基坑工程提供参考。

 

[1] 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；

[2] 《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；

[3] 《重庆新闻出版智能大厦对轻轨二号线稳定性影响论证报告》重庆：重庆市地质灾害防治工程技术研究中心