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1、深基坑支護開挖變形研究 摘要應(yīng)用有限元軟件對某深基坑支護開挖進行模擬，并結(jié)合基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)，對基坑開挖變形進行分析。關(guān)鍵詞深基坑支護開挖有限元模擬中圖分類號：TD353文獻標識碼：A文章編號：一、前言隨著高層、超高層建筑的不斷建設(shè)，與之相適應(yīng)的地下空間也得到更多的開發(fā)、利用。深基坑工程也成為工程建設(shè)中的重要組成部分。深基坑支護方法根據(jù)土質(zhì)、地形、地理、及當?shù)厥┕に降戎T多條件可以采取多種形式。目前廣泛采用的有地下連續(xù)墻、灌注樁等擋土結(jié)構(gòu)，配合坑內(nèi)鋼管或鋼筋混凝土水平支撐等。深基坑支護工程的設(shè)計、施工首要解決的是控制變形。尤其在周邊建筑密集或有重要保護的建筑、管線等情形下，
2、對基坑變形的要求更加嚴格。在深基坑開挖施工過程中，對其變形進行監(jiān)測是十分必要的。二、工程簡介本文介紹的深基坑工程，開挖面積約5800㎡，開挖深度達15m，平面近似呈梯形?？v向120m，橫向35m至55m不等。設(shè)計深基坑支護方案采用鉆孔灌注樁圍護，坑內(nèi)設(shè)兩道鋼筋混凝土支撐?；娱_挖過程中，設(shè)置位移變形觀測點。平面布置圖如下所示：4圖1內(nèi)支撐及棧橋平面布置圖中T表示周邊土體沉降觀測點；W表示圍護樁頂觀測點；CX表示圍護樁體水平位移觀測點。三、有限元分析本文采用有限元軟件Plaxis對此處深基坑支護開挖進行二維模擬。因平面尺寸較大，且近似對稱，有限元模擬時僅取一半剖面進行分析。
3、有限元建模采用的數(shù)據(jù)包括：土力學(xué)參數(shù)、圍護樁體參數(shù)、內(nèi)支撐參數(shù)以及地下水位等，坑邊20m范圍內(nèi)超載20kPa。土體采用15節(jié)點三角形單元模擬；圍護樁體采用板單元模擬；樁土接觸面采用界面單元模擬。土體本構(gòu)關(guān)系采用莫爾-庫倫模型。網(wǎng)格劃分時考慮到圍護樁體兩側(cè)土體變形較大，因此在圍護樁體周圍對網(wǎng)格進行加密細化處理，以得到更加真實的結(jié)果。表1土層信息圖2基坑支護開挖有限元模型4有限元模擬基坑支護開挖工況時，按照實際開挖加撐步驟進行。工程中采用坑邊井點降水結(jié)合坑內(nèi)深井降水的措施進行降水，有限元模擬時，通過設(shè)置每一工況下的地下水位線模擬降水。比如，開挖到第一道支撐標高-5.100時，
4、設(shè)置地下水位線為開挖面以下0.5m，即-5.600，其余工況下類似。從圖中可以看出，在地面20kPa超載下，基坑周邊土體產(chǎn)生沉降。地面沉降數(shù)值以超載作用地面范圍內(nèi)最大，與實測數(shù)據(jù)接近，這一結(jié)果符合基坑開挖變形的空間效應(yīng)。圖3地表沉降發(fā)展趨勢線有限元模擬結(jié)果顯示，地表沉降54.25mm，與實測結(jié)果相比偏小。從圖中可以看到地表沉降成階梯型發(fā)展，平臺部位曲線表示加撐階段，傾斜部位曲線表示土體開挖階段。在最后開挖階段，曲線斜率由抖變緩，反映了隨著開挖進行，土體沉降趨于穩(wěn)定。有限元模擬圍護樁體水平位移52.57mm，與實測結(jié)果有一定差距。結(jié)合現(xiàn)場實際情況分析原因，圍護樁體施工質(zhì)量較
5、差，普遍出現(xiàn)露筋，漲肚、偏位現(xiàn)象。有限元模擬時，對圍護樁體的剛度取值比實際情形大。圖4土體有效應(yīng)力上圖可以看出，土體有效應(yīng)力主應(yīng)力方向在圍護樁體墻腳處發(fā)生改變，坑內(nèi)形成被動土壓力區(qū)。四、結(jié)語4本文對某處深基坑支護開挖的模擬過程中，對降水的模擬存在不足，文中僅利用定義各個工況下地下水位線來計算地下水的滲流及土體固結(jié)，沒有模擬實際坑邊井點、坑內(nèi)深井降水引起的地下水滲流及土體固結(jié)，這是需要改進的地方。圍護體、內(nèi)支撐體系以及降排水的施工質(zhì)量對基坑安全是十分關(guān)鍵的，現(xiàn)場應(yīng)給予基坑支護體系相當?shù)年P(guān)注。施工質(zhì)量對模擬結(jié)果的影響是明顯的。比如文中圍護樁體的水平位移與實測結(jié)果相差較大。因此
6、，采用有限元軟件對深基坑支護開挖模擬時，各項參數(shù)的取值必須結(jié)合實際及一定的經(jīng)驗。利用有限元軟件對深基坑支護開挖過程進行模擬分析，對基坑變形及土體、圍護樁體受力情況進行定性的了解。有限元軟件在模擬基坑支護開挖變形時具有一定的優(yōu)勢，既可以得到支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，又可以得到土體的位移變形。這是極限平衡法和彈性抗力法不具備的。4
