深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律研究.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2013．01．021深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律研究張寶元(中煤科工集團(tuán)西安研究院，陜西西安710077)摘要：依托實(shí)際工程，通過有限元軟件FLAC一3D開展了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的影響因素進(jìn)行了分析，得到了如下結(jié)論：增加地連墻厚度可以顯著減小墻體的水平位移，但當(dāng)?shù)剡B墻厚度增加到一定程度時，再通過增加墻體厚度來減小位移的作用不大。第一道內(nèi)支撐加上預(yù)應(yīng)力后，不論其剛度是大還是小，對地連墻水平位移均較小。土體的模量對地連墻水平位移的影響是顯著的，土體

2、的模量參數(shù)是影響基坑變形的主要參數(shù)，增加土體的模量，可以很好的控制基坑的變形，因此加固基坑的軟弱土層是控制變形行之有效的方法。關(guān)鍵詞：深基坑；變形；支護(hù)結(jié)構(gòu)中圖分類號：TU473文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1672—40ll(2013)01—0043—03O前言隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，人們對城市地下空間的利用率越來越高，深基坑引發(fā)的環(huán)境巖土工程問題日益受到人們的重視，使得這個理論研究、設(shè)計和施工都還不完善的課題成為業(yè)界的研究熱點(diǎn)?。從工程角度來看，深基坑設(shè)計由最初的強(qiáng)度控制發(fā)展到今天的變形控制、系統(tǒng)

3、控制，因而深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律研究對優(yōu)化基坑設(shè)計具有重要意義，眾多學(xué)者也對此進(jìn)行了不同的研究。唐孟雄、陳如桂呤。等近幾年來一直在進(jìn)行基坑變形與環(huán)境影響關(guān)系方面的研究工作；王衛(wèi)東等人H“o主要對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是地下連續(xù)墻的一類深基坑變形特性與性狀進(jìn)行了相關(guān)方面的研究；Peck、clou曲與kn礦。71等結(jié)合大量的實(shí)際工程，針對軟土地區(qū)的基坑變形與場地周邊地面的沉降規(guī)律進(jìn)行了相關(guān)研究；江曉峰，劉國彬，張偉立等人【80根據(jù)上海軟土地區(qū)58個19m以上超深基坑數(shù)據(jù)庫，從墻后地表沉降和基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位

4、移兩個方面進(jìn)行了研究；賀俊，楊平，張婷"o依托江陰市某深基坑支護(hù)工程，對該工程基坑變形規(guī)律進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測研究，重點(diǎn)對基坑中兩個變形較大處進(jìn)行原因分析。筆者將依托實(shí)際工程，采用有限元程序FIAc一3D對開挖過程中深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律進(jìn)行研究。l工程概況武漢市軌道交通2號線循禮門車站位于京漢大道與漢口江漢路解放大道之問，平行于江漢路布設(shè)。車站東側(cè)為京漢大道輕軌1號線橋梁區(qū)間；西側(cè)為循禮門地下通道；作者簡介：張寶元(1985一)，男，陜西榆林人，助理工程師，主要從事巖土工程設(shè)計。西南側(cè)距離基坑3．5

5、m左右處有地上3層、地下1層的大潤發(fā)超市(基礎(chǔ)類型為筏片基礎(chǔ))；西北側(cè)有30層武漢船舶工業(yè)公司大樓，距離基坑約53m左右；東北側(cè)有28層世紀(jì)大廈大樓(基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ))，距離基坑約13m左右；東南側(cè)為一待開發(fā)空地，整體布局如圖1所示。圖1施工平面布置圖1．1場地工程地質(zhì)條件循禮門車站位于長江一級階地前緣，地形平坦、開闊，地面高程20．8～25．Om。長江一級階地第四紀(jì)地層組合呈典型二元結(jié)構(gòu)，即上層以粘性土為主，厚度在10～15cm之間，鄰江局部淺層有新近代粉土、粉砂，還有成片的淤泥質(zhì)土；下層有三個亞

6、層，即頂部粉土、粉砂與粉質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土交互層。屬典型的漫灘相沉積層；中下部為粉砂、細(xì)砂層，屬河床相沉積層(第二亞層)；底部為粗礫或卵石層(第三亞層)。屬第四紀(jì)全新世(Q。)沖積層。各土層物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。裹l各土層物理力學(xué)參數(shù)平均厚度變形模量天然重度泊松粘聚力內(nèi)摩擦角土層名稱(m)(MPa)(kN／m3)比(kPa)(。)粘土12．65．519．50．4211．514．0粉細(xì)砂34．012．719．0O．361632．O中風(fēng)化砂巖5．44325．O0．28300361．2支護(hù)結(jié)構(gòu)本

7、站主體基坑選用800mm厚地下連續(xù)墻結(jié)合內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。地下連續(xù)墻用剛性工字鋼連接，最大入土深度為50．8—53．1m。支撐體系的設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)置4道支撐，第一道采用鋼筋混凝土支撐，其它三道采用鋼支撐，第三道采用雙拼支撐；蓋挖段設(shè)計5道支撐，第二道采用鋼支撐，其它均為鋼筋混凝土支撐；頂板抬高段設(shè)置5道支撐，第一道采錯K疆t錯囊卜冀C霉孽IIlllJ]lI用鋼筋混凝土支撐，2—5道設(shè)置鋼支撐，第四道設(shè)置雙拼鋼支撐。鋼支撐均采用直徑A609mm，壁厚16mm的鋼管。為加強(qiáng)基坑的穩(wěn)定性，在5個大

8、的拐角處，設(shè)300厚C30混凝土角撐。2計算模型基坑開挖完的模型如圖2所示，模型共有29816個單元，30412個節(jié)點(diǎn)，2465個梁單元，l148個樁單元。圖2基坑開挖完成后模型網(wǎng)格劃分基坑的開挖采用FLAc一3D有限元程序提供的“生”、“死”來進(jìn)行處理，通過分次“殺死單元”或“激活單元”來模擬地層的開挖及支撐安設(shè)等工序的進(jìn)行，并改變參數(shù)，分別分析不同因素對基坑變形的影響。3計算結(jié)果分析3．1地連墻厚度對變形的影響在其他參數(shù)不變的情況下將地連墻厚度取0．4m、o．6m、0．8m、1．0m分別進(jìn)行