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摘要：在逆作法施工当中，采用盆式开挖预留土体，不仅能够提高开挖效率，还可以加快开挖时间。为了能够使得在逆作法施工时，采用盆式开挖预留土体更加高效科学，本文给出了一种有效计算分析逆作法盆式开挖施工中地下连续墙边预留土体坡肩宽度的方法。
关键词：逆作法施工；盆式开挖；预留土体坡肩宽度；计算分析
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1. 前言
逆作法施工中，所谓的盆式开挖主要是指，利用挖掘机械首先对基坑中间部分的土体进行开挖，而后逐渐扩散至四周，最终挖除挡墙四周土体的开挖方法。盆式开挖的优势是十分明显的，相对于其他开挖方式，盆式开挖的挡墙无支撑暴露时间是非常短的，在开挖过程中的四周预留土体能够有效地防止挡墙变形。甚至有的时候，为了增大预留土堤的被动土压力以达到控制挡墙变形的目标，要对挡墙的内侧四周的土体进行加固处理。但是，盆式开挖的缺点也是比较突出的，即土方的向外运输速度相对要慢一些，因而，在较密支撑下的土方开挖通常采用盆式开挖。
2. 盆式开挖预留土体坡肩及其宽度分析
2.1 预留土体坡肩
图1，盆式开挖示意图
如上图所示，盆式开挖的预留土体宽度为b。由上图我们知道，盆式开挖的预留土体宽度越大，则施工暗挖的土方数量越大，则表示在相同施工条件下的施工周期越长。因此，为了在确保结构要求、工程质量和施工安全的前提下需要尽可能低实现预留土体宽度的最优化。
为了缩短施工周期，预留土体的宽度不是越小越好，因为预留土体宽度与挡墙的形变增量密切相关。举例来说，上海某广场位于市区的繁华地带，基坑距离四周的地下管线只有7-10 m，距离不远处的地铁隧道只有不到10公里，基坑的总面积大约为5600 m2，基坑深度在电梯井筒简体部分为15 m，裙房部分12.60 m，要求挡墙的水平位移必须控制在40 mm之内的最大范围之内，挡墙为深23.5 m、厚80 cm的地下连续墙。利用搅拌桩对地下连续墙内部被动区进行土体加固，基坑的开挖与支撑分四层进行，每一层土体的开挖方式均为盆式开挖。经过工程检测，盆式开挖有效抵挡了地下连续墙的变形，为施工安全提供了保障。
2.2 预留土体坡肩宽度分析
如果逆作法盆式开挖的土体为软粘土，为了确保施工安全和结构治理，我们在施工中除了要考虑预留土体边坡的稳定性之外，还要考虑基坑周围的变形情况。想要保证逆作法盆式开挖的顺利进行，其关键和重点在于预留土体的宽度（即b值）是否恰当、合适。预留土体的宽度如果恰当、合适，则在开挖基坑内土体时，则地下连续墙会能够获得预留土体提供的用于控制地表沉降和墙体水平变形的足够的反向应力，不仅如此，还可以为后续施工工序的正常开展和工程工期的如期完成提供保障。工程的实际情况不同，逆作法盆式开挖的预留土地宽度（即b值）也不相同。但是由于预留土体宽度（即b值）能够严重影响地下连续墙的水平变化情况，所以，为了实现预留土体宽度的最优化，非常有必要对预留土体宽度的盆式开挖进行有限元数值分析。
3. 基于实例的盆式开挖预留土体坡肩宽度分析
3.1 工程实例
X商城基坑开挖深度为19.05 m-20.75 m，地下室外墙为1000 mm和850 mm合二为一的地下连续墙。该商城的周围环境辅助，周围不仅有市区公路、地铁、地下管线，在其40 m远处还有一栋高10层的大型商场。由此可见控制变形的重要意义。为了确保施工安全，如图2所示，要求依照A区→B区→C区→D区的顺序依次进行开挖。
图2，X商城基坑示意图
为了能够获得更加科学的研究成果，笔者经过努力获得了关于X商城基坑施工期间的众多珍贵数据。为了能够确定有限元分析法在预留土体盆式开挖中的应用可行性，本研究首先以A区为对象，对比了工程监测数据和有限元数值模拟数据的差异性；同时，为了能够确定预留土体宽度的最优值，本研究将墙顶位移作为控制点，采用有限元分析法对预留的不同坡肩宽度的预留土体进行了研究。
3.2 构建模型
已知X商城基坑深度范围内的土层及其主要物理力学参数，同时知道基坑最大开挖深度为-20.65m、地下连续墙的埋深为-35.0 m。因此取-100.0 m为底面，基坑四周取2倍的基坑宽度为边界的计算范围，四周加该方向水平约束，底面边界固定进行模拟计算，可以获得相应的计算模型图。
A区开挖后，根据监测所得数据，地下连续墙体水平位移最大值为26 mm，其位置在开挖后的基底附近；计算所得的地下连续墙体水平位移最大值为42 mm，其位置在地下连续墙顶部，见图3。
图3，实测值和计算值的曲线图
同时图3也示出了与施工相同的预留土体宽度时地下连续墙体水平位移的计算值。从图中可见计算结果比实测结果大，并且水平位移最大值的位置不同；这主要是因为监测数据是在A区开挖后，并且顶板已浇筑完后所测得，由于顶板的支撑使得地下连续墙顶部的變形减小。本文计算的主要目的是分析计算采用盆式大开挖时最合理的预留土体宽度，因此在计算时对于顶板的支撑作用不予考虑，这并不影响对预留土体宽度的确定。从图3可知计算结果和实测结果比较接近，这说明计算结果的准确性。
计算结果表明，坑内首层土体开挖后，地下连续墙的水平位移随预留土体坡肩宽度的增大而减小，增大预留土体坡肩宽度对减小地下连续墙的水平变形有一定的效果，但随着预留土体坡肩宽度的增大到一定值10.0 m时，再继续增大预留土体坡肩宽度对减小地下连续墙水平位移的效果就非常小。
4. 结束语
通过本文的研究我们知道，预留土体坡肩宽度一旦增加到特定值，如果在继续增大预留土体的坡肩宽度，则该种方法控制地下墙连续水平位移的效果便会非常微弱，但是只要不超过该特定值，则该种方法控制地下墙连续水平位移的效果还是非常明显的。总而言之，在采用盆式开挖时，为了实现施工安全和施工成本、施工进度的平衡，非常有必要对预留土体的最优宽度进行计算。
参考文献：
[1] 周红波，姚浩.逆作法在某复杂场地大型基坑工程中的应用[J]. 施工技术，2005（12）：124-126.
[2] 孙洋波，袁聚云.长峰商城超大型基坑临近地铁侧的施工保护措施[J]. 岩土工程学报，2006（S1）：102-103.
关键词：逆作法施工；盆式开挖；预留土体坡肩宽度；计算分析
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1. 前言
逆作法施工中，所谓的盆式开挖主要是指，利用挖掘机械首先对基坑中间部分的土体进行开挖，而后逐渐扩散至四周，最终挖除挡墙四周土体的开挖方法。盆式开挖的优势是十分明显的，相对于其他开挖方式，盆式开挖的挡墙无支撑暴露时间是非常短的，在开挖过程中的四周预留土体能够有效地防止挡墙变形。甚至有的时候，为了增大预留土堤的被动土压力以达到控制挡墙变形的目标，要对挡墙的内侧四周的土体进行加固处理。但是，盆式开挖的缺点也是比较突出的，即土方的向外运输速度相对要慢一些，因而，在较密支撑下的土方开挖通常采用盆式开挖。
2. 盆式开挖预留土体坡肩及其宽度分析
2.1 预留土体坡肩
图1，盆式开挖示意图
如上图所示，盆式开挖的预留土体宽度为b。由上图我们知道，盆式开挖的预留土体宽度越大，则施工暗挖的土方数量越大，则表示在相同施工条件下的施工周期越长。因此，为了在确保结构要求、工程质量和施工安全的前提下需要尽可能低实现预留土体宽度的最优化。
为了缩短施工周期，预留土体的宽度不是越小越好，因为预留土体宽度与挡墙的形变增量密切相关。举例来说，上海某广场位于市区的繁华地带，基坑距离四周的地下管线只有7-10 m，距离不远处的地铁隧道只有不到10公里，基坑的总面积大约为5600 m2，基坑深度在电梯井筒简体部分为15 m，裙房部分12.60 m，要求挡墙的水平位移必须控制在40 mm之内的最大范围之内，挡墙为深23.5 m、厚80 cm的地下连续墙。利用搅拌桩对地下连续墙内部被动区进行土体加固，基坑的开挖与支撑分四层进行，每一层土体的开挖方式均为盆式开挖。经过工程检测，盆式开挖有效抵挡了地下连续墙的变形，为施工安全提供了保障。
2.2 预留土体坡肩宽度分析
如果逆作法盆式开挖的土体为软粘土，为了确保施工安全和结构治理，我们在施工中除了要考虑预留土体边坡的稳定性之外，还要考虑基坑周围的变形情况。想要保证逆作法盆式开挖的顺利进行，其关键和重点在于预留土体的宽度（即b值）是否恰当、合适。预留土体的宽度如果恰当、合适，则在开挖基坑内土体时，则地下连续墙会能够获得预留土体提供的用于控制地表沉降和墙体水平变形的足够的反向应力，不仅如此，还可以为后续施工工序的正常开展和工程工期的如期完成提供保障。工程的实际情况不同，逆作法盆式开挖的预留土地宽度（即b值）也不相同。但是由于预留土体宽度（即b值）能够严重影响地下连续墙的水平变化情况，所以，为了实现预留土体宽度的最优化，非常有必要对预留土体宽度的盆式开挖进行有限元数值分析。
3. 基于实例的盆式开挖预留土体坡肩宽度分析
3.1 工程实例
X商城基坑开挖深度为19.05 m-20.75 m，地下室外墙为1000 mm和850 mm合二为一的地下连续墙。该商城的周围环境辅助，周围不仅有市区公路、地铁、地下管线，在其40 m远处还有一栋高10层的大型商场。由此可见控制变形的重要意义。为了确保施工安全，如图2所示，要求依照A区→B区→C区→D区的顺序依次进行开挖。
图2，X商城基坑示意图
为了能够获得更加科学的研究成果，笔者经过努力获得了关于X商城基坑施工期间的众多珍贵数据。为了能够确定有限元分析法在预留土体盆式开挖中的应用可行性，本研究首先以A区为对象，对比了工程监测数据和有限元数值模拟数据的差异性；同时，为了能够确定预留土体宽度的最优值，本研究将墙顶位移作为控制点，采用有限元分析法对预留的不同坡肩宽度的预留土体进行了研究。
3.2 构建模型
已知X商城基坑深度范围内的土层及其主要物理力学参数，同时知道基坑最大开挖深度为-20.65m、地下连续墙的埋深为-35.0 m。因此取-100.0 m为底面，基坑四周取2倍的基坑宽度为边界的计算范围，四周加该方向水平约束，底面边界固定进行模拟计算，可以获得相应的计算模型图。
A区开挖后，根据监测所得数据，地下连续墙体水平位移最大值为26 mm，其位置在开挖后的基底附近；计算所得的地下连续墙体水平位移最大值为42 mm，其位置在地下连续墙顶部，见图3。
图3，实测值和计算值的曲线图
同时图3也示出了与施工相同的预留土体宽度时地下连续墙体水平位移的计算值。从图中可见计算结果比实测结果大，并且水平位移最大值的位置不同；这主要是因为监测数据是在A区开挖后，并且顶板已浇筑完后所测得，由于顶板的支撑使得地下连续墙顶部的變形减小。本文计算的主要目的是分析计算采用盆式大开挖时最合理的预留土体宽度，因此在计算时对于顶板的支撑作用不予考虑，这并不影响对预留土体宽度的确定。从图3可知计算结果和实测结果比较接近，这说明计算结果的准确性。
计算结果表明，坑内首层土体开挖后，地下连续墙的水平位移随预留土体坡肩宽度的增大而减小，增大预留土体坡肩宽度对减小地下连续墙的水平变形有一定的效果，但随着预留土体坡肩宽度的增大到一定值10.0 m时，再继续增大预留土体坡肩宽度对减小地下连续墙水平位移的效果就非常小。
4. 结束语
通过本文的研究我们知道，预留土体坡肩宽度一旦增加到特定值，如果在继续增大预留土体的坡肩宽度，则该种方法控制地下墙连续水平位移的效果便会非常微弱，但是只要不超过该特定值，则该种方法控制地下墙连续水平位移的效果还是非常明显的。总而言之，在采用盆式开挖时，为了实现施工安全和施工成本、施工进度的平衡，非常有必要对预留土体的最优宽度进行计算。
参考文献：
[1] 周红波，姚浩.逆作法在某复杂场地大型基坑工程中的应用[J]. 施工技术，2005（12）：124-126.
[2] 孙洋波，袁聚云.长峰商城超大型基坑临近地铁侧的施工保护措施[J]. 岩土工程学报，2006（S1）：102-103.