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摘要： 基坑施工会引起周边底层的移动，因此对于周围道路也会产生沉降，如果控制不当，可能会带来周边建筑物的裂缝和变形，本文对基坑施工所引起的道路沉降问题展开分析，以唐山市某基坑开挖工程对唐山市国防道及附近人行道的沉降影响为例，给出防止措施和优化建议，对今后的基坑施工和支护维护结构给出改进方案，为未来的施工安全和道路安全提供一些借鉴。
关键词： 基坑开挖‘周边道路;沉降影响’
引言
一般来说，基坑施工对于周边底层的变形影响可以归结为三种形式：一种是基坑底部在地表隆起，另一种是围护结构变形，最后一种是经过围护后周边建筑物的裂缝和变形。从本质上看，这三种变形影响存在着一定关联。因此，对基坑开挖对周围道路沉降影响的分析和研究，既可以保证基坑开挖的高效和安全，还可以避免对原有道路、建筑物的损害。本文以唐山市某基坑工程为例，结合计算与分析数据，分析基坑施工对周边道路沉降影响的规律。
一、工程概况
唐山市某小区改造，地上为2层商场，地下为2层车库，工程东侧为主要道路国防道，南侧和北侧分别是6层楼房和街心公园。
二、工程地质条件简介
施工场地地形平坦，表层为人工填土，下层为一般第四纪沉积层。场地土层自上而下分别为：1.粉质黏土素填土，层底标高30.22-32.00。2.杂填土，层底标高31.65-33.25。3.粉质黏土，层底标高29.86-33.02。4.粘质粉土-砂质粉土，层底标高27.25-29.33。5.粘质粉土-砂质粉土，层底标高25.26-28.03。6.粉质粘土，层底标高18.32-19.66。7.粉细砂，厚度0.75-4.8m。8.砂质粉土-粘质粉土，厚度0.25-3.6m。9.粘土，厚度0.6-1.9m，10.细中砂，层底标高14.5-17.9m。
三、支护形式
基坑西侧采用地下连续墙维护结构，，墙厚1m，高22m，东南北侧采用钻孔灌注桩围护结构，桩径1.2m，桩顶位于地表下3.0m，有效桩长24.9m，桩间距1.3m。
基坑东侧、南北测分别采用三周水泥搅拌桩作为止水帷幕，桩径0.85m，桩顶位于地表下1.2m，有效桩长30m。
四、模拟分析
基本假定及边界条件为简化计算规模，保证运算结果，做出基本假定如下：
（1）土体采用摩尔-库伦本模拟计算（2）假定周围土体为成层均值水平分布。（3）土体材料采用修正摩尔库伦本模型，各土层，道路结构，基坑维护结构、支撑梁和立体桩等假设为线弹性体。（4）明挖顺做法施工，道路底部基础根据区域底层情况按一般粘性土层分析。
根据设计方案，本次模拟分析分为三个荷载步：
第一步，初始地应力，位移清零。
第二步，路基施做，位移清零。
第三步，基坑个开挖，应力位移计算。
本文模型采用MIDAS/GTS数值模拟软件对三维有限实体单元对底层进行应力变形分析，采用三维计算，为减少边界效应，建立的平面木星尺寸为：长340m，宽180m，竖直向上取至地表，地表至下边界50m，本次计算路面荷载为公路1级。均采用10.5kn/m2均布荷载。
五、对围护桩桩径的影响
围护桩承受主动土压力以及抗变形压力的能力与围护桩的直径关系密切，随着桩径的增大，桩径的抗弹性变形能力逐渐增强，安全系数提高。而随着桩径的增大，施工难度与造价会不断增大。因此，在满足最小桩径条件下，保证基坑安全是一个难点。本文等效刚度公式为基础，研究桩径变化对强体自身和道路边形的规律。
其中，d——围护桩的直径（单位：mm）
S——围护桩的桩间净距（单位：mm）
EO——等效地连墙的弹性模量
t——等效地连墙厚度（单位：mm）
E1——围护桩的弹性模量（一般为所用混凝土的弹性模量）
观察结果如下：
从图中可以看出，在围护桩桩径变化的前提下，桩体水平位移曲线基本一致。围护结构上半段由于土体荷载力产生的墙体内外土压力差而导致其整个体向基坑内侧弯曲。围护结构中由于设置了3m范围的三周搅拌桩加固区，因此桩体位移减少。而围护结构的下半段未能固定导致坑内的水平位移发生反弹，总体呈现“3”形状变形。
六、对道路沉降影响的分析
在五种不同围护桩桩径条件下，分别计算得到周围道路路面上的最大沉降值如下图所示，道路路面宽为13m。
从上图可以看出，桩径的改变对道路沉降造成了一定影响，沉降值随桩径减小而增大，且最大值出现在道路左边缘。而道路沉降的位置多发生在道路左部分，横向随距离基坑位置的增大而缩小，慢慢接近于0。
在桩径为0.8m时沉降值最大，在8.52mm，桩径1.2m时沉降最小。随着桩径的提高，基坑对道路沉降值的影响变小，在桩径0.9m、1.0m、1.1m时的差异不大。这说明利用围护桩来控制路面沉降变形的效果是有限的，应当结合其他方法来共同作用。
基坑开挖完成后，水平位移和竖直位移的最大值都在距离基坑最近的边缘处，由于基坑开挖导致基坑周边及坑底土体下载，地应力释放而重新分布，导致路基周边的土体位移。
众所周知，道路需要承載的主要是交通运势的压力，因此对于城市路面的基层使用要求是在不断提升的，近年来，随着我国中大型货车的比重逐渐增大，道路超载现象也日益严重，因此，针对不同超载值模拟出以下道路沉降示意图：
从图中可以看出，由于基坑开挖造成的最大沉降值发生在道路边缘，在行车荷载的作用下，最大值仍然发生在边缘处，而随着超载值的上升，在超载60%时最大沉降值为6.051mm，因此，为了保证行车人员的生命安全，要严格控制车辆超载现象的发生。
结语：
本文基于大型通用有限元软件对基坑开挖引起的路基土体沉降现象进行分析，建立了有限分析模型，并分析了模拟参数的合理性。分析结果表明，随着基坑开挖深度的增加，道路的横向水平位移值也在增加，当临近围护桩桩径发生变化时，代表所做的支护不当，这时路基路面还会产生拉裂和变形，加上道路形成中超载现象的荷载不是均布荷载和集中荷载，长此以往会对路基路面带来严重的损害，还会直接威胁到驾驶员的人身安全。可以得出一个结论，基坑施工在一定程度上会带来对道路结构的破坏，为了保证基坑自身安全和道路行车安全，应在施工现场做好监测工作，密切关注和记录基坑周围的土体沉降情况。
参考文献
[1]《公路工程质量检验评定标准》JTG F80-1-2017.
[2]中华人民共和国国家标准《建筑边坡工程技术规范》DB50330-2013.
[3]中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》JTG B01-2014.
[4]中华人民共和国行业标准《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006.
关键词： 基坑开挖‘周边道路;沉降影响’
引言
一般来说，基坑施工对于周边底层的变形影响可以归结为三种形式：一种是基坑底部在地表隆起，另一种是围护结构变形，最后一种是经过围护后周边建筑物的裂缝和变形。从本质上看，这三种变形影响存在着一定关联。因此，对基坑开挖对周围道路沉降影响的分析和研究，既可以保证基坑开挖的高效和安全，还可以避免对原有道路、建筑物的损害。本文以唐山市某基坑工程为例，结合计算与分析数据，分析基坑施工对周边道路沉降影响的规律。
一、工程概况
唐山市某小区改造，地上为2层商场，地下为2层车库，工程东侧为主要道路国防道，南侧和北侧分别是6层楼房和街心公园。
二、工程地质条件简介
施工场地地形平坦，表层为人工填土，下层为一般第四纪沉积层。场地土层自上而下分别为：1.粉质黏土素填土，层底标高30.22-32.00。2.杂填土，层底标高31.65-33.25。3.粉质黏土，层底标高29.86-33.02。4.粘质粉土-砂质粉土，层底标高27.25-29.33。5.粘质粉土-砂质粉土，层底标高25.26-28.03。6.粉质粘土，层底标高18.32-19.66。7.粉细砂，厚度0.75-4.8m。8.砂质粉土-粘质粉土，厚度0.25-3.6m。9.粘土，厚度0.6-1.9m，10.细中砂，层底标高14.5-17.9m。
三、支护形式
基坑西侧采用地下连续墙维护结构，，墙厚1m，高22m，东南北侧采用钻孔灌注桩围护结构，桩径1.2m，桩顶位于地表下3.0m，有效桩长24.9m，桩间距1.3m。
基坑东侧、南北测分别采用三周水泥搅拌桩作为止水帷幕，桩径0.85m，桩顶位于地表下1.2m，有效桩长30m。
四、模拟分析
基本假定及边界条件为简化计算规模，保证运算结果，做出基本假定如下：
（1）土体采用摩尔-库伦本模拟计算（2）假定周围土体为成层均值水平分布。（3）土体材料采用修正摩尔库伦本模型，各土层，道路结构，基坑维护结构、支撑梁和立体桩等假设为线弹性体。（4）明挖顺做法施工，道路底部基础根据区域底层情况按一般粘性土层分析。
根据设计方案，本次模拟分析分为三个荷载步：
第一步，初始地应力，位移清零。
第二步，路基施做，位移清零。
第三步，基坑个开挖，应力位移计算。
本文模型采用MIDAS/GTS数值模拟软件对三维有限实体单元对底层进行应力变形分析，采用三维计算，为减少边界效应，建立的平面木星尺寸为：长340m，宽180m，竖直向上取至地表，地表至下边界50m，本次计算路面荷载为公路1级。均采用10.5kn/m2均布荷载。
五、对围护桩桩径的影响
围护桩承受主动土压力以及抗变形压力的能力与围护桩的直径关系密切，随着桩径的增大，桩径的抗弹性变形能力逐渐增强，安全系数提高。而随着桩径的增大，施工难度与造价会不断增大。因此，在满足最小桩径条件下，保证基坑安全是一个难点。本文等效刚度公式为基础，研究桩径变化对强体自身和道路边形的规律。
其中，d——围护桩的直径（单位：mm）
S——围护桩的桩间净距（单位：mm）
EO——等效地连墙的弹性模量
t——等效地连墙厚度（单位：mm）
E1——围护桩的弹性模量（一般为所用混凝土的弹性模量）
观察结果如下：
从图中可以看出，在围护桩桩径变化的前提下，桩体水平位移曲线基本一致。围护结构上半段由于土体荷载力产生的墙体内外土压力差而导致其整个体向基坑内侧弯曲。围护结构中由于设置了3m范围的三周搅拌桩加固区，因此桩体位移减少。而围护结构的下半段未能固定导致坑内的水平位移发生反弹，总体呈现“3”形状变形。
六、对道路沉降影响的分析
在五种不同围护桩桩径条件下，分别计算得到周围道路路面上的最大沉降值如下图所示，道路路面宽为13m。
从上图可以看出，桩径的改变对道路沉降造成了一定影响，沉降值随桩径减小而增大，且最大值出现在道路左边缘。而道路沉降的位置多发生在道路左部分，横向随距离基坑位置的增大而缩小，慢慢接近于0。
在桩径为0.8m时沉降值最大，在8.52mm，桩径1.2m时沉降最小。随着桩径的提高，基坑对道路沉降值的影响变小，在桩径0.9m、1.0m、1.1m时的差异不大。这说明利用围护桩来控制路面沉降变形的效果是有限的，应当结合其他方法来共同作用。
基坑开挖完成后，水平位移和竖直位移的最大值都在距离基坑最近的边缘处，由于基坑开挖导致基坑周边及坑底土体下载，地应力释放而重新分布，导致路基周边的土体位移。
众所周知，道路需要承載的主要是交通运势的压力，因此对于城市路面的基层使用要求是在不断提升的，近年来，随着我国中大型货车的比重逐渐增大，道路超载现象也日益严重，因此，针对不同超载值模拟出以下道路沉降示意图：
从图中可以看出，由于基坑开挖造成的最大沉降值发生在道路边缘，在行车荷载的作用下，最大值仍然发生在边缘处，而随着超载值的上升，在超载60%时最大沉降值为6.051mm，因此，为了保证行车人员的生命安全，要严格控制车辆超载现象的发生。
结语：
本文基于大型通用有限元软件对基坑开挖引起的路基土体沉降现象进行分析，建立了有限分析模型，并分析了模拟参数的合理性。分析结果表明，随着基坑开挖深度的增加，道路的横向水平位移值也在增加，当临近围护桩桩径发生变化时，代表所做的支护不当，这时路基路面还会产生拉裂和变形，加上道路形成中超载现象的荷载不是均布荷载和集中荷载，长此以往会对路基路面带来严重的损害，还会直接威胁到驾驶员的人身安全。可以得出一个结论，基坑施工在一定程度上会带来对道路结构的破坏，为了保证基坑自身安全和道路行车安全，应在施工现场做好监测工作，密切关注和记录基坑周围的土体沉降情况。
参考文献
[1]《公路工程质量检验评定标准》JTG F80-1-2017.
[2]中华人民共和国国家标准《建筑边坡工程技术规范》DB50330-2013.
[3]中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》JTG B01-2014.
[4]中华人民共和国行业标准《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006.