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1、深基坑支護(hù)開挖變形研究 摘要應(yīng)用有限元軟件對某深基坑支護(hù)開挖進(jìn)行模擬，并結(jié)合基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)，對基坑開挖變形進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞深基坑支護(hù)開挖有限元模擬中圖分類號：TD353文獻(xiàn)標(biāo)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(hù)方法根據(jù)土質(zhì)、地形、地理、及當(dāng)?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(hù)工程的設(shè)計(jì)、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(hù)的建筑、管線等情形下，
2、對基坑變形的要求更加嚴(yán)格。在深基坑開挖施工過程中，對其變形進(jìn)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(dá)15m，平面近似呈梯形?？v向120m，橫向35m至55m不等。設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)方案采用鉆孔灌注樁圍護(hù)，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(diǎn)。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(diǎn)；W表示圍護(hù)樁頂觀測點(diǎn)；CX表示圍護(hù)樁體水平位移觀測點(diǎn)。三、有限元分析本文采用有限元軟件Plaxis對此處深基坑支護(hù)開挖進(jìn)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(jìn)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(hù)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(diǎn)三角形單元模擬；圍護(hù)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(hù)樁體兩側(cè)土體變形較大，因此在圍護(hù)樁體周圍對網(wǎng)格進(jìn)行加密細(xì)化處理，以得到更加真實(shí)的結(jié)果。表1土層信息圖2基坑支護(hù)開挖有限元模型4有限元模擬基坑支護(hù)開挖工況時，按照實(shí)際開挖加撐步驟進(jìn)行。工程中采用坑邊井點(diǎn)降水結(jié)合坑內(nèi)深井降水的措施進(jìn)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(biāo)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(shí)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(shí)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(jìn)行，土體沉降趨于穩(wěn)定。有限元模擬圍護(hù)樁體水平位移52.57mm，與實(shí)測結(jié)果有一定差距。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況分析原因，圍護(hù)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(hù)樁體的剛度取值比實(shí)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(hù)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(hù)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(jì)算地下水的滲流及土體固結(jié)，沒有模擬實(shí)際坑邊井點(diǎn)、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(jìn)的地方。圍護(hù)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(hù)體系相當(dāng)?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(hù)樁體的水平位移與實(shí)測結(jié)果相差較大。因此
6、，采用有限元軟件對深基坑支護(hù)開挖模擬時，各項(xiàng)參數(shù)的取值必須結(jié)合實(shí)際及一定的經(jīng)驗(yàn)。利用有限元軟件對深基坑支護(hù)開挖過程進(jìn)行模擬分析，對基坑變形及土體、圍護(hù)樁體受力情況進(jìn)行定性的了解。有限元軟件在模擬基坑支護(hù)開挖變形時具有一定的優(yōu)勢，既可以得到支護(hù)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
