中铁一局集团第四工程有限公司陕西西安
1.深基坑偏压计算分析概述
1.1工程概述
动物园站地铁基坑东侧为某地产公司已开挖建筑基坑，两相邻基坑平均土体厚度约为20m，建筑基坑设计深度15m，宽约60m，围护支护为钻孔灌注桩，嵌岩深度为4m。目前建筑基坑围护结构已失稳，桩体局部倾倒，A地产公司将两基坑间的土体开挖减轻支护桩体荷载。A基坑开挖现状带来的影响是造成车站轴7~轴15段基坑两侧土压力不对称，车站基坑开挖后架设支撑将无法达到平衡，易造成基坑坍塌。
针对该段车站偏压计算分析分为基坑开挖前偏压与基坑开挖后偏压。基坑开挖前，西侧桩体由于由于A基坑塌陷向动物园站基坑外侧方向产生偏压，采用回填土反压进行控制围护桩稳定；基坑开挖后，由于回填土反压作用，西侧桩向动物园站基坑内侧方向产生偏压，同时东侧桩体也向动物园站基坑内侧产生偏压，此时需采用土方回填反压与钢支撑架设同时进行控制基坑稳定。
图1动物园站与A地产基坑横剖面图
本研究采用ANSYS三维有限元分析对仿真基坑稳定性进行了分析。
2.ANSYS三维有限元基坑稳定分析
2.1ANSYS三维有限元计算模型
2.1.1有限元计算模型与土体屈服准则
采用ANSYS有限元软件对地铁基坑及相邻建筑基坑建立三维数值模型，取10m标准段作为计算宽度，基坑周围土体及桩体采用Solid45实体单元进行模拟，桩土接触部位采用接触单元进行模拟，钢支撑采用杆单元进行模拟。计算假定水平方向指向建筑基坑为正，竖向向上为正。
计算采用了徐干成、郑颖人（1990）提出的摩尔-库仑等面积圆屈服准则，该准则在岩土工程有限元计算中具有较高的计算精度。
图118m基坑间距计算模型网格图
2.1.2计算边界条件
有限元模型假定水平方向指向建筑基坑为正，垂直方向向上为正，计算范围水平方向取地铁基坑远端围护壁外侧60m（约4倍基坑开挖深度），建筑基坑近端围护壁外侧60m（约4倍基坑深度，由于建筑基坑宽度较大，计算不考虑建筑基坑远端的影响）；垂直方向取开挖面下45m（约3倍基坑深度）。模型侧面均设法向约束，底部施加全约束。
2.2计算变位图
工况变位图（基坑间距18m）
（1）两基坑间距对地铁站深基坑内侧侧向变形影响较大，外侧侧向变形影响较小，间距越大，基坑内侧侧向变形越小，间距大于30m，随间距的变化幅度减小；
（2）基坑间距越大，地铁站深基坑基地的隆起量越大；
（3）实际情况下，华润基坑与地铁站基坑间距为18m，对地铁站深基坑的开挖变形有一定程度的影响，设计是需进行考虑；
（4）实际工程中，当相邻基坑间距大于2倍基坑开挖深度时，可以不考虑先开挖基坑对地铁站基坑的围护墙体的影响。
3．受偏压的深基坑支护方案施工计算分析
内撑式排桩基坑支护结构形式结构简洁，受力路径明确，工程造价低，便于施工，而且这种支护结构的变形较小，对周围建筑物的影响较小。深基坑开挖一定要在土体水平位移监测的指导下进行，要根据支护结构周围土体水平位移的数值和速率，适时地调整基坑开挖方案和支护结构的加强措施，才可以保证基坑工程的顺利进行。
3.1受偏压的深基坑支护方案基本情况
3.1结构计算
3.1.1基坑开挖工况分析：
拆除支撑后的内力位移包络图
图1内力位移包络图
3.1.3深基坑整体稳定验算
（3）计算内容
（1）基底反力计算
（2）地基承载力验算
（3）软弱下卧层验算
4.2计算过程及计算结果
4.2.1基底反力计算
（1）基底全反力计算
基底面积A=B×L=25.400×186.900=4747.260m2
5.结论
利用ANSYS有限元软件和理正软件对受偏压的深基坑稳定性进行了建模分析，说明了深基坑在受偏压过程中的受力特点，给出深基坑在理想状况和滑块填塞不利作用下的受力情况，深基坑在受偏压过程中的纵向应力始终在规范的允许值范围之内。通过平面模型的计算得知两基坑间距对地铁站深基坑内侧侧向变形影响较大，外侧侧向变形影响较小，间距越大，基坑内侧侧向变形越小，间距大于30m，随间距的变化幅度减小。由于基坑受偏压影响，对其利用平面模型、有限元模型及实体模型分别进行了计算对比，分析了深基坑在六种情况下，侧向位移和竖向位移的变化，并提出了在深基坑受偏压过程中的注意事项。同时，运用理正深基坑设计软件对支护结构进行了施工验算，保证了围护桩+内支撑的稳定性，对深基坑的整体稳定、抗倾覆稳定性和隆起量进行了验算，均通过了验算，在理论模型上提供了保障。由于运用回填土进行反压，且回填土会成为附属结构的基础，所以对回填土的地基承载力进行了整体验算，保证了后序附属结构的施工能够顺利进行。
参考文献
[1]刘昭培，张韫美《结构力学》，天津大学出版社，[M]，2004：10-27
[2]毛鹤琴，土木工程施工，武汉：武汉工业大学出版社，[M]，2002