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(guò)有限元軟件FLAC一3D開(kāi)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(shí)，再通過(guò)增加墻體厚度來(lái)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(duì)地連墻水平位移均較小。土體的模量對(duì)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(hào)：TU473文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1672—40ll(2013)01—0043—03O前言隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，人們對(duì)城市地下空間的利用率越來(lái)越高，深基坑引發(fā)的環(huán)境巖土工程問(wèn)題日益受到人們的重視，使得這個(gè)理論研究、設(shè)計(jì)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(lái)看，深基坑設(shè)計(jì)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(duì)優(yōu)化基坑設(shè)計(jì)具有重要意義，眾多學(xué)者也對(duì)此進(jìn)行了不同的研究。唐孟雄、陳如桂呤。等近幾年來(lái)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(duì)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(duì)軟土地區(qū)的基坑變形與場(chǎng)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(guó)彬，張偉立等人【80根據(jù)上海軟土地區(qū)58個(gè)19m以上超深基坑數(shù)據(jù)庫(kù)，從墻后地表沉降和基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位

4、移兩個(gè)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(duì)該工程基坑變形規(guī)律進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)研究，重點(diǎn)對(duì)基坑中兩個(gè)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(duì)開(kāi)挖過(guò)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(hào)線循禮門車站位于京漢大道與漢口江漢路解放大道之問(wèn)，平行于江漢路布設(shè)。車站東側(cè)為京漢大道輕軌1號(hào)線橋梁區(qū)間；西側(cè)為循禮門地下通道；作者簡(jiǎn)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(jì)。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(rùn)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(kāi)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(chǎng)地工程地質(zhì)條件循禮門車站位于長(zhǎng)江一級(jí)階地前緣，地形平坦、開(kāi)闊，地面高程20．8～25．Om。長(zhǎng)江一級(jí)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(gè)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(jì)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(jì)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(cuò)K疆t錯(cuò)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(gè)大

8、的拐角處，設(shè)300厚C30混凝土角撐。2計(jì)算模型基坑開(kāi)挖完的模型如圖2所示，模型共有29816個(gè)單元，30412個(gè)節(jié)點(diǎn)，2465個(gè)梁?jiǎn)卧?，l148個(gè)樁單元。圖2基坑開(kāi)挖完成后模型網(wǎng)格劃分基坑的開(kāi)挖采用FLAc一3D有限元程序提供的“生”、“死”來(lái)進(jìn)行處理，通過(guò)分次“殺死單元”或“激活單元”來(lái)模擬地層的開(kāi)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(duì)基坑變形的影響。3計(jì)算結(jié)果分析3．1地連墻厚度對(duì)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