砂卵石地层条件下台阶式基坑的地表变形特点及地层补偿法应用
孙毅1,2, 张顶立1, 赵勇2
1.北京交通大学 城市地下工程教育部重点实验室,北京 100044
2.中国铁路经济规划研究院,北京 100038

第一作者:孙毅(1987—),男,陕西延安人,工程师,博士. 研究方向为隧道与地下工程.email:12115284@bjtu.edu.cn.

摘要

台阶式基坑在基坑工程中应用较为普遍,其内坑开挖形态、位置的不同将使周围地层的应力场、位移场更为复杂,也给设计和施工带来一定的难度.以北京地区典型的砂卵石地层为研究背景,利用数值模型分析了台阶式基坑地表变形特点.通过地表沉降量比较了影响台阶式基坑工程地表变形的3个主要因素:内坑边距、深度和宽度.同时,进一步讨论了地层补偿法在北京地区砂卵石地层条件下的适应性,并对其他地域的相似工程提出了边墙侧移估算深度的方法.研究结果表明:造成台阶式基坑两侧地表变形差异的本质原因在于内、外坑之间土层形态的不同;地层补偿法可用于描述台阶式基坑地表变形与墙体侧移之间的相互关系.研究成果对北京地区及类似的砂卵石地层条件下台阶式基坑的监控量测与施工精细化控制提供了参考.

关键词: 台阶式基坑; 地表沉降; 墙体侧移; 地层补偿法; 砂卵石地层
中图分类号:TU47 文献标志码:A 文章编号:1673-0291(2018)01-0007-11
Surface subsidence features of pit in pit foundation and application of stratum compensation theory in sand cobble stratum
SUN Yi1,2, ZHANG Dingli1, ZHAO Yong2
1.Key Laboratory for Urban Underground Engineering, Ministry of Education, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2.China Railway Economic and Planning Research Institute, Beijing 100038, China
Abstract

"Pit in pit" is a common excavation problem, and its excavation form and different locations increase the complexity of stress and displacement field of surrounding stratums, bringing about a certain difficulty for design and construction. Based on the typical sandy cobble stratum of Beijing, deformation features of pit in pit foundation are analyzed by applying the numerical model, and three factors are compared with ground deformation, which aredistance, depth and widthof inner pit edge. Meanwhile, the adaptability of stratum compensation method in sand cobble stratum in Beijing is discussed, and suggestions for similar engineering in other fields in terms of the estimation of depth of wall lateral displacement are also provided. The results show that shape of soil mass between inner pit and outer pit mainly causes the different surface deformations of both sides.Stratum compensation methodis applicable for describing the relation ship between the ground surface deformation of pit in pit foundation and wall lateral displacement.The research achievements can provide references for monitoring measurement of pit in pit foundation and construction fine control under sand cobble stratum in Beijing and other similar areas.

Keyword: pit in pit foundation; surface subsidence; wall lateral displacement; stratum compensation theory; sand cobble stratum

基坑工程普遍存在区域性强、形态多变的特点, 开挖的形状和支护的形式对基坑自身的稳定性和变形影响很大, 对台阶式基坑而言更是如此.台阶式基坑工程或称之为“ 坑中坑” 的空间效应十分明显, 内坑的开挖改变了原有基坑的应力场, 并因此引起相应的变形[1], 不同于经典基坑, “ 坑中坑” 内坑位置的不确定导致了这些变形无法保证“ 对称出现” .基坑工程的围护体系大都是临时结构, 安全储备较小, 但其变形对周围的环境影响却很大[2], 尤其在基坑周围存在高密度既有建筑物的情况下, 如果考虑不周极易酿成重大工程事故.然而, 现行规范[3, 4]对台阶式基坑问题并未提供具体的解决方案.

关于台阶式基坑的变形问题, 许多学者进行过相关研究.龚晓南[5]分析并指出了在台阶式基坑围护结构设计中低估了对内坑影响的问题; 吴铭炳等[6, 7, 8, 9]通过数值模拟与现场监测相结合的方法, 以上海、浙江地区的台阶式基坑工程为背景, 研究了台阶式基坑工程变形的影响因素和支护方法等.但以上研究一般仅考虑了基坑的单侧变形, 没能很好地考虑内坑位置不同造成的基坑两侧变形不对称现象, 此外, 北京地区的砂卵石地层与沿海地带的淤泥质地层对基坑变形行为也有很大影响[10, 11, 12, 13, 14, 15], 这些因素的耦合作用使基坑变形产生不确定性, 增加了台阶式基坑的施工难度, 甚至威胁施工安全.

为了解决上述问题, 本文作者利用硬化土模型模拟了北京地区典型的砂卵石地层条件下台阶式基坑地表变形特点.通过比较基坑两侧地表沉降量, 分析了影响台阶式基坑工程地表变形的主要因素.并在此基础上进一步讨论地层补偿法在北京地区砂卵石地层条件下应用的适应性.

1 台阶式基坑变形特点概述

经典基坑由于墙前土体的挖除, 破坏了原来的土体平衡状态, 使得围护结构向基坑方向移动, 这必然引起围护结构背后土体中应力的释放与再平衡, 从而致使围护结构背后土体产生位移.现场监测和有限元分析结果表明, 这种位移可以分解为两个分量, 即土体向基坑方向的水平位移及土体的竖向位移[16], 其中土体竖向位移的综合表现为地表沉降.

台阶式基坑的变形特点与经典基坑相比主要体现为“ 不对称” , 其根本原因是内坑开挖位置不确定.不同的开挖位置、不同的内坑形状构造出不同的应力场, 进而引起不同的地层变形, 即两边的支护墙体在内坑开挖后形成了新的支护体系, 这种支护体系包括原有支护体系和内坑剩余土体及其围护墙体, 很明显这时两侧支护体系的支护能力是不同的, 因此, 在同样的围护结构及背后半无限大土体的支撑作用下, 台阶式基坑必然表现出不同的地层变形形态.

根据霍军帅等[17, 18, 19]的研究可知, 台阶式基坑内坑的开挖不但引起其自身变形, 同时, 外坑两侧的地表沉降、边墙侧移、基底隆起都受到了不同程度的影响.台阶式基坑变形示意如图1所示.

图1 台阶式基坑变形示意图Fig.1 Schematic illustration of deformation of pit in pit foundation

对经典基坑而言, 影响变形的因素主要有:基坑宽度、基坑深度、地层条件、支护类型.而台阶式基坑工程除了以上4点以外, 还应考虑内坑宽度b、内坑深度h、内坑边距d这3个条件.在地层条件、外坑形状与支护类型确定的前提下, 本文将重点讨论bhd这些因素对台阶式基坑地层变形的影响.

2 地表变形的主要影响因素

如前文所述, 从宏观上来讲台阶式基坑的主要变形可分为地表沉降、外坑边墙侧移、内坑边墙侧移.其中, 地表沉降与周围既有建筑物联系最为直接, 其沉降值的大小直接影响道路、桥梁及建筑物的安全, 是基坑工程施工安全的重要指标[2].因此, 控制基坑周边地表沉降值的大小显得尤为重要.

一般而言, 当外坑尺寸、土体性质(包括地下水)、支护条件等外界条件确定时, 台阶式基坑周围地表沉降的影响因素有开挖位置、开挖深度、开挖宽度.因此, 以地表沉降值的大小作为影响程度的衡量标准, 研究上述因素的影响[5].

鉴于目前还没有关于台阶式基坑周边地表沉降预测的计算公式, 本文根据北京地区统计经验公式[20]对全断面开挖基坑周边地表沉降进行预测

δvmax=0.1%H(1)

式中:δ vmax为最大沉降值, m; H为基坑深度, m.

利用有限差分软件FLAC3D建立A、B、C、D 4组基坑模型, 模型单元均为六面体.其中, A组为改变内坑开挖位置模型、B组为改变内坑开挖深度模型、C组为改变内坑开挖宽度模型, D组作为对比模型, 为不同基坑深度的全断面开挖经典基坑模型.选择土体硬化本构模型, 该模型可同时考虑土体的剪切硬化和压缩硬化, 能够很好地反映较硬土层的变形和破坏行为.土体硬化模型在FLAC3D环境下的实现过程可参考文献[21]. 4组模型整体边界尺寸均为200 m× 100 m(宽× 深), 厚度为1.5 m(分两层单元), 模型的外坑开挖范围均为40 m× 20 m(B× H); 为了确保对比试验的可靠性, 设定同一组数值模型的岩土体参数与支护条件完全相同.数值模拟试验模型的示意图如图2所示.

图2 数值模拟试验模型示意图Fig.2 Schematic illustrations of models in numerical simulation experiments

该模型相关土层力学参数选用北京市南水北调工程某盾构始发井配套深基坑工程地勘资料[22], 土体以北京地区典型的砂卵石地层为主, 模型土体力学参数均通过室内试验取得, 见表1.

表1 数值模型的土体力学参数 Tab.1 Soil mechanics parameters of the numerical model

注:Es0.1~0.2表示压力区间为100~200 kPa的压缩模量; E50ref表示三轴固结排水剪切试验的参考割线模量; Eoedref表示固结试验的参考切线模量; Eurref表示三轴固结排水卸载-再加载试验的参考卸载再加载模量.

各组台阶式基坑模型的支护形式均采用Φ =1 m的钻孔灌注桩, 内、外基坑围护体嵌固深度均为0.35倍坑深, 采用pile结构单元模拟.此外, 基坑两侧墙体上沿深度方向每5 m加入一根锚索, 相邻锚索15° 错开, 锚索根据北京地区深基坑施工经验取平均自由段长度为8 m, 锚固段平均长度为19 m, 预加水平拉力为300 kN, 其模型直径为30 mm(工程现场锚索为4根15.2 mm钢绞线绞合而成)[22], 采用cable结构模拟, 其端头考虑为完全固定.注浆材料的法向、剪切弹簧刚度均取为25 GPa.地表变形的影响范围选为基坑开挖宽度的2倍.

2.1 内坑开挖位置对地表沉降的影响

本组模型选取数值模型内坑尺寸均为12 m× 9 m(b× h), 内坑距左边墙距离d分别取2 m、5 m、8 m、11 m、14 m, 当d=14 m时, 台阶式基坑内、外基坑的中心轴线重合.不同内坑开挖位置下基坑两侧的地表沉降结果如图3所示.

图3 不同内坑开挖位置下基坑两侧地表沉降Fig.3 Surface subsidence on both sides under different excavation locations of inner pits

由图3知, 台阶式基坑的两侧地表沉降量都处于全断面开挖H=20 m(D1)与全断面开挖H=29 m(D4)之间; 通过变化内坑的位置, 左侧与右侧地表沉降此消彼长, 最终等大; 当d=14 m时, 左右两侧地表沉降形态对称, 两侧地表平均沉降量改变率(绝对值)均为4.9%, 当以单侧地表沉降为研究对象时, 内坑与外坑围护体的距离越远, 其围护结构背后的地表沉降越小.A组模型基坑两侧地表沉降最大值集中体现以上结论, 如表2所示.

表2 A组模型地表最大沉降结果 Tab.2 The maximum surface subsidence of models in case A mm

表2数据进行拟合形成内坑边距与地表最大沉降关系图, 见图4.

图4 内坑边距与地表最大沉降关系Fig.4 Relation between inner pit edge distance and the maximum surface subsidence

由图4可见, 内坑边距与台阶式基坑左右两侧地表沉降呈线性关系, 左侧为线性减小, 右侧为线性增大, 变化速率(直线斜率)基本相同.可见, 在内坑形状不发生改变的前提下, 内坑位置对两侧地表沉降的影响能力是相同的, 但方向相反.

2.2 内坑开挖深度对地表沉降的影响

内坑开挖深度h分别取3 m、6 m、9 m、12 m、15 m.模型内坑均取d=10 m, b=12 m, 不同内坑开挖深度下基坑两侧的地表沉降结果如图5所示.

图5 不同内坑开挖深度下基坑两侧地表沉降Fig.5 Surface subsidence on both sides under different exaction depths of inner pits

从图5可以看出, 随着内坑开挖深度的增加, 基坑左侧平均沉降量迅速增大, 平均增长率为10.1%, 但右侧地表平均沉降量的增加则较为缓慢, 平均增长率为8.9%.随着内坑深度的增加, 地表沉降均呈现增长趋势, 但左右两侧沉降差距也逐步加大(左> 右).就地表平均沉降量增长率而言, 改变内坑开挖深度要比改变内坑边距造成的影响大(10.1%> 4.9%), 即台阶式基坑围护结构背后的地表沉降对内坑开挖深度更为敏感.B组模型地表最大沉降结果如表3所示.

表3 B组模型地表最大沉降结果 Tab.3 The maximum surface subsidence of models in case B

表3和图5可见, 无论是沉降最大值还是沉降值的包络线, 台阶式基坑的地表沉降都位于其外坑深度全断面开挖结果与内坑深度全断面开挖结果之间, 这显然是合理的.

表3数据进行拟合形成内坑深度与地表最大沉降关系图, 见图6.可见, 内坑深度与台阶式基坑左右两侧地表沉降呈二次非线性关系, 同时, 左侧变化率(曲率)要大于右侧, 其原因是本组基坑模型的内坑更靠近左侧, 内坑开挖后左侧形成的新的支护体系抵抗变形的能力要弱于右侧.

图6 内坑深度与地表最大沉降关系图Fig.6 Relation between inner pit depth and the maximum surface subsidence

2.3 内坑开挖宽度对地表沉降的影响

开挖宽度并不是独立变量, 其值的大小由内坑的两侧边距共同决定, 根据本文所建立的台阶式基坑模型, 改变内坑开挖宽度实际上就是通过改变支护体系来影响围护结构背后地表沉降.基坑深度均取9 m, 左边距均取10 m, 内坑开挖宽度分别取4 m、8 m、12 m、16 m、20 m, 内坑距右边墙距离随内坑开挖宽度的增加而减小, 当h=20 m时, 台阶式基坑内、外坑的中轴线重合.不同内坑开挖宽度下基坑两侧的地表沉降结果如图7所示.

图7 不同内坑开挖宽度下基坑两侧地表沉降Fig.7 Surface subsidence on both sides under different excavation widths of inner pits

从图7可见, 台阶式基坑两侧的地表沉降都处于全断面开挖H=20 m(D1)与全断面开挖H=29 m(D4)之间, 但两侧沉降变化规律不同, 随着开挖宽度的增加, 左侧基坑沉降量缓慢增大, 平均沉降增长率为3.0%, 右侧地表沉降的增加则要快得多, 平均沉降增长率为7.8%.就左侧地表最大沉降而言, 在内坑边距不变的前提下增加内坑开挖宽度并不影响左侧围护结构背后土体的形态, 即支护体系对围护结构背后土体约束能力保持不变, 因此, 沉降值范围集中在24.65~27.86 mm; 而对于右侧基坑而言, 改变内坑宽度相当于改变其内坑边距d, 削弱了本侧的基坑围护体系, 因此, 两侧底边沉降差异较大, 沉降值范围从20.08 mm逐步增大到27.86 mm, C组模型地表最大沉降结果如表4所示.

表4 C组模型地表最大沉降结果 Tab.4 The maximum surface subsidence of models in case C mm

表4数据进行拟合形成内坑宽度与地表最大沉降关系图, 见图8.

图8 内坑宽度与地表最大沉降关系图Fig.8 Relation between inner pit width and the maximum surface subsidence

从图8中可以看出, 基坑右侧地表最大沉降的增长率(斜率)明显大于左侧.可见, 当台阶式基坑一侧的支护体系确定时, 改变另一侧的内坑边距对本侧的围护结构背后沉降影响较小, 即台阶式基坑某侧的围护结构背后沉降大小主要取决于其所在侧支护体系的支护能力.

2.4 变形机理简述与土体参数的适应性论证

综合分析上述数值模型试验, 若将台阶式基坑的内坑两侧土体视为一种围护结构, 那么台阶式基坑的本质就可看作经典基坑全断面开挖至内坑深度时, 对其两侧的墙体进行了加固, 内坑的几何形式与所处的位置共同决定了这两侧墙体的加固效果.图9为台阶式基坑模型变形速率示意图.

图9 台阶式基坑模型变形速率示意图Fig.9 Schematic diagram of deformation rate of pit in pit foundation model

从图9可以看出, 台阶式基坑左侧周边的各向变形速率明显大于右侧, 其根本原因是左侧内坑与支护墙体之间所夹的土体少于右侧, 即左侧土体所能提供的总体抗剪反力小于右侧.在本文作者的前期研究中[22], 对两侧土体的具体加固力学原理已进行详尽的论述, 此处不再赘述.依据文献[22]的方法可以求得各类内基坑围护结构背后土体所能提供的反力, 即使内坑两侧土体的高度不相同仍可适用, 普适性较好.

从上面各组模拟中全断面开挖下基坑两侧地表沉降的结果可以看出, 经验公式δ vmax=0.1%H计算的地表最大沉降结果与数值模拟计算所得D1、D2、D3、D4、D5、D6结果的平均误差为3.5%, 数值模拟法与经验公式地表最大沉降结果如图10所示.

图10 数值模拟法与经验公式地表最大沉降结果对比Fig.10 Comparative diagram of the maximum surface subsidence by numerical simulation and empirical formula

可见, 本文所建立数值模型中采用的土体参数与支护体系的选取能够真实地反映北京地层中基坑周边地表沉降的特点, 因此, 台阶式基坑周边地表沉降的数值计算结果是可靠的.需指出的是, 由于数值模拟中的支护嵌固深度均为0.35倍坑深, 因此, 在开挖深度加大的过程中, 数值模拟结果与经验公式结果的误差也在逐步加大.

3 地层补偿法的应用

现行规范[4]对基坑的各项变形有严格的要求, 着重强调了墙体侧移量, 并要求在所有级别的基坑中都必须对其进行测量和记录, 以保证基坑的安全.然而基坑开挖造成的地表沉降对周围环境影响亦不可小觑, 尤其在既有建筑物密布的城市中, 地表沉降的大小是对既有建筑物安全性评价的重要指标[2].基于对建设环境保护的要求, 采用以变形控制为主的设计方法已成为大势所趋.大中型城市建筑分布密集, 市政基坑工程的施工场地十分有限, 有的甚至无法开展地表沉降测量工作, 而墙体测量则属于内部测量, 相对而言更为方便, 那么在地表沉降量无法直接测量时如何利用已有的数据对其进行估算就显得尤为重要.地层补偿法的应用为解决该问题提供了新的思路.

3.1 地层补偿法的适应性研究

Peck[23]于1969年提出了地层损失法, 侯学渊等在Peck和Schmit公式的基础上, 借鉴三角形沉降公式提出了地层补偿法[24], 地层补偿法认为基坑开挖过程中围护结构背后土体的总体积保持不变, 墙体发生水平位移所引起的体积损失等于地表沉降槽的体积[7]

V地表=V侧移=0lG(x)dx(2)

式中:G(x)为地表沉降曲线; l为沉降范围.

地层补偿法将墙体变形和围护结构背后土体沉降联系在一起, 然而, 这一方法能否应用于台阶式基坑工程及其适用性鲜有研究.现以B4基坑的尺寸为例, 对其两侧的地表沉降值进行拟合, 并计算其包络的沉降面积, B4基坑两侧地表沉降如图11所示.

图11 B4基坑两侧地表沉降示意图Fig.11 Schematic diagram of surface subsidence on both sides of model B4

地表沉降曲线G(x)分布形式种类较多, 如抛物线分布、Rayleigh分布、高斯分布及偏态分布等.就北京地层的地表沉降而言, 用Rayleigh分布和高斯分布描述较为合适[25], 本文利用origin软件对基坑两侧地表沉降进行拟合, 高斯公式函数为

y=G(x)=y0+Awπ/2e-2(x-xc)2w2(3)

式中:w= FWHMln4.高斯拟合中其他相关参数的意义如图12所示.

图12 高斯拟合中相关参数的意义Fig.12 Significance of relevant parameters in Gaussian Fitting

由于模型不考虑纵向变化, 为平面问题, 因此, 式(3)用A来代替V地表.B4基坑的两侧墙体侧移量也可以进行类似的面积计算, 需注意的是, 内坑壁与外坑底之间有一定的边距d, 左侧为10 m、右侧为18 m.B4组基坑两侧围护墙侧移结果如图13所示.

图13 B4基坑两侧围护墙体侧移结果Fig.13 Schematic illustration of both retaining wall lateral displacement of model B4

由于台阶式基坑工程的墙体不再是连续的竖直墙体, 在进行墙体侧移量计算时应分段进行, 将边墙侧移分为两部分:外坑边墙侧移为中凸的梯形、内坑侧移为倒梯形, 有

B=B外坑+B内坑(4)

其中, B外坑可以从最大侧移值处划分为两个梯形进行计算, 这样围护墙体各部分变形的包络线可视为线性, 进而可以利用四边形面积计算变形值.B4基坑围护墙体侧移面积与地表沉降面积统计如表5所示.

综上, B4基坑两侧的地表沉降面积与相应的内坑、外坑侧移面积和之间的误差在7.8%的范围内, 二者有较好的一致性.采用以上方法对其他各组台阶式基坑模型的围护墙体侧移与地表沉降进行计算和比较, 并将其余各组计算结果进行整合可得地层补偿法计算误差如表6所示.

表5 B4基坑围护墙体侧移面积与地表沉降面积统计 Tab.5 Statistics of surface subsidence area and retaining wall lateral displacement of model B4
表6 地层补偿法计算误差 Tab.6 Errors in applying stratum compensation %

表6数据中墙体侧移面积均小于地表沉降面积, 二者误差基本保持在6%左右.这是因为模型中没考虑围护墙体的“ 踢脚” 问题, 即计算墙体的侧移面积时未包含围护墙体嵌入坑底不可见部分的侧移.事实上, 这一问题在北京地区并不严重, 根据相关的统计资料[20]及本文的模拟结果可知, 北京地区深大基坑的坑底墙趾变形在5 mm以下, 考虑到测量的误差, 可以忽略此部分变形.

而根据李琳等[26, 27]的统计结果, 上海、杭州等地区开挖深度在16 m以上的基坑坑底基本都处于软弱的淤泥质土层中.因此, 在这些地域开挖台阶式基坑时, 如果开挖深度超过16 m, 建议将侧移面积从围护墙体的底部开始计算, 这样才能把误差控制在较小的范围内.

综上所述, 在台阶式基坑工程中运用地层补偿法时, 应注意台阶式基坑与经典基坑的区别, 尤其是在内坑侧移面积与外坑侧移面积的计算中, 应该根据地区的地层特点选取计算深度.

3.2 地表沉降监测值与理论估算值对比分析

北京地铁6号线南锣鼓巷车站基坑采用台阶式方法进行开挖, 主体部分为6号线车站主体, 附属部分为连接8号线的双层换乘通道.车站基坑整体可以看作左侧内坑边距为0的台阶式基坑, 南锣鼓巷车站基坑立面图如图14所示.图中ZQS-13与ZQS-26分别为外坑、内坑右侧墙体侧移监测点, 测得基坑右边墙侧移量监测值如图15所示.

图14 南锣鼓巷车站基坑立面图Fig.14 Elevation drawing of foundation pit in Nanluoguxiang Station

图15 基坑右边墙侧移量监测值Fig.15 Monitored data of right wall lateral displacement in foundation pits

根据图15及式(4)的原理对上述两个边墙测移进行估算, 并将结果求和可得:B外坑=0.261 m2, B内坑=0.315 m2, B=0.576 m2.右侧地表沉降量监测值及其拟合曲线如图16所示, 右侧围护结构背后地表沉降测点数据较为离散, 其与外坑右侧距离分别为2 m、5.7 m、9.5 m、13.8 m、20 m、24.3 m、60.92 m、79.71 m、90 m, 通过高斯拟合得到右侧围护结构背后地表沉降曲线包络的面积为0.619 m2.

图16 右侧地表沉降量监测值及其拟合曲线Fig.16 Monitored values and the fitting curve of surface subsidence on right side

地表沉降监测数据与理论估算值的误差为Δ =6.95%, 图16中离散性较大的监测数据是由于施工过程中部分围护结构背后地表沉降测点受损无法取值及部分测点上浮造成的, 考虑到这些影响因素, 可以认为地层补偿法在该工程中描述的台阶式基坑地表变形与墙体侧移之间的关系是较为适用的.该方法能够帮助施工现场人员, 在已掌握墙体侧移量的前提下, 快速预测非测量区域的地表变形量, 并及时加以补偿控制.

4 结论

1)阐述台阶式基坑变形的主要特点, 将其主要变形分为:地表沉降、外坑边墙侧移、内坑边墙侧移, 且其左侧变形与右侧变形不再对称出现, 造成这一现象的原因在于内坑与外坑之间土层形态不同, 由此出现了两侧墙体的加固效果的差异.

2)通过数值模拟对比了影响台阶式基坑变形的主要因素, 分析结果表明内坑距外坑的边距与相应一侧的地表沉降呈线性关系; 内坑深度与地表沉降成二次非线性关系; 在不改变一侧边距的前提下, 单纯改变内坑宽度对本侧地表沉降的影响较小.

3)明确了地层补偿法在北京砂卵石地层条件下对于台阶式基坑工程的适用性, 对于北京地区, 砂卵石地层基坑边墙侧移应不计嵌固部分.根据该方法估算地表沉降值, 分析了监测数据与理论值产生误差的原因, 为该类地层条件下台阶式基坑工程的施工与设计提供了参考, 也对其他地域相似工程的边墙侧移估算深度提出了方法.

The authors have declared that no competing interests exist.

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