基于plaxis对基坑环境影响分析的应用初探

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1、基于PLAXIS对基坑环境影响分析的应用初探张涛周圣权（湖北建艺风工程设计有限公司，湖北，荆州，434000）【摘要】常规基坑支护软件一般仅能对支护结构内力、变形进行相关计算，对外部环境的只体影响，如影响范围、环境变形量、最不利点等均不能进行相关计算分析，但对某些基坑项目环境较为复杂敏感时，尚需要借助有限元软件对环境做定量、定性分析、预测，木文以一工程实例，应用PLAXIS软件对基坑周边环境做相关分析，为基坑支护结构设计的选型与优化起到了关键作用。【关键词】基坑支护；环境分析；PLAXIS程序引言随着我国城市化进

2、程的发展，城市对地下空间的开发和利用日趋增多，基坑工程不仅在数量上增多，更趋于向更深、更大、更复杂的方向发展。基坑工程为一系统性很强的临时性工程，其涵盖基坑支护设计、基坑施工及土方开挖等，时空效应对环境影响显著，基坑开挖对环境引起的位移及变形是多种因素耦合作用的结果，采用一般常规支护设计分析方法，诸如理正、天汉、启明星等设计软件反映诸因素的影响较为有限，而只有通过有限元分析方法才是分析基坑环境影响的一种行之有效的方法。木文结合一工程实例，采用有限元软件PLAXIS程序模拟分析基坑开挖过程中围护桩产生的水平位移、内

3、力的变化状况，分析了基坑开挖在最不利工况条件下，使用摩尔-库伦模型时对环境影响的变化情况。1.工程概况1.1工程地质条件江汉平原某安置房小区会所设计为3-4F,建筑高度为13.55m,框架剪力墙结构，基础采用φ500管桩基础，项目设计有一层地下室，基坑基底标高-8.00m,自然地面标高-1.00m,基坑开挖深度7.0m。项目位于长江以北一级阶地地貌单元上，其地层成因类型为冲、洪积，场地地形较平tt，局部邻近己有建筑。根据岩土工程勘察报告，与基坑奋关的各岩土层具体特征分述见下表1.1.1。表1.1.1场区岩

4、土层分布及特征1.2水文地质条件赋存于第①层粉土夹粉质粘土中的潜水，水量不大，主要接受大气降水的补给，迳流以垂直运动为主，由地表蒸发排泄，雨季水位较高，干旱水位较低。勘察期间测得水位埋深为1.5米。赋存于砂、卵石层中的孔隙承压水，主要接受远源人气降水的侧向迳流补给和长江水的侧向补给，迳流条件下部优于上部，艽排泄方式主要是向相邻含水层迳流滲透排泄，其次是人工抽水排泄。地下水位变化与长江冋步，丰水季节高，枯水季节低，勘察期间测得水位埋深为1.9〜2.5米。1.3支护与开挖方案本项0基坑坑深7.00m,经方案比选后拟采

5、用双排桩支护体系，第一排管桩(PHC-AB500-125)(Φ500@900)冇效桩长15.0m，第二排管桩(PHC-AB500-125)(Φ500@900)奋效桩长15.0m；桩顶冠梁设置于地面下1.5m,冠梁截面GL:900*600,砼强度为C30。两排管桩之间为水泥土搅拌桩加固体(Φ500@350)2排，桩长9.0m。本项0系我市首个坑深超过7.0m拟采用小直径管桩无支锚体系的项0，且项0设计支护桩为常规工程桩PHC管桩，项0紧邻己有建筑(11F,管桩基础，距离6.0m),虽工程造价

6、较为经济，但无借鉴项S参考，仍具相当风险性，故冇必要对支护结构自身及外围环境作系统性分析预判，即对项0采用了有限元软件Plaxis程序做一计算分析。1.Plaxis冇限元数值模拟2.1有限元建模本实例采用Mohr-Coulomb模型模拟上体单元。在模拟中，使用板单元模拟支护排桩，具体相关参数见表2.2.1，表2.2.2表2.2.1岩土层物理力学性质指标2.2有限元计算基坑开挖施工流程为:先施工支护桩和施工帷幕，然后开挖至-2.5m标高后，浇筑冠梁及联系梁，再开挖至普挖至底板底标高-7.0m，最终开挖至基础底标高-

7、8.0mo有限元模拟分析吋所设置的基坑开挖的工况如下：工况1:施工支护桩和施工帷幕；工况2:开挖至-2.5m标高后，浇筑冠梁及联系梁；工况3:开挖至普挖标高-7.0m;工况4:开挖至基础底标高-8.0m。利用Plaxis,对基坑开挖过程中的支护结构变形、对环境的影响分析进行特性分析，可以得到支护桩的位移、内力变化（表2.3.1）及基坑周围土体应力、应变云图（图2.3.2、图2.3.1）。表2.3.1各工序支护结构内力最大水平位移邻近建筑区域水平位移为12-14mm）图2.3.3竖:向位移云（垂直位移极值坑底隆起3

8、7.66mm邻近建筑区域垂直位移为0-4mm）2.4座用效果经有限元数值模拟分析，项B基坑支护采用双排桩选型合理，计算位移满足在规范要求，预判本项0基坑开挖对环境影响主要表现为水平变形，因位移值极小，基坑开挖对环境的影响轻微。虽奋限元分析中坑底隆起量较大，但考虑数值模拟中未考虑基坑坑底工程桩对土的有利束缚，参照类似工程实践经验，坑底隆起量亦应在可控范围。此外，通过对Pla