全量法与增量法在深基坑中的应用

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1、万方数据·10·同煤科技TONGMEIKEJI第4期(总第126期)2010年12月全量法与增量法在深基坑中的应用连少军张聪摘要运用弹性支点法计算深基坑支护结构的内力变形时，主要有全量法与增量法这两种计算模式。主要阐述了这两种计算模式应用在深基坑中的计算原理，并通过工程实例，利用计算软件，分别用模拟出基坑开挖的各个工况及受力特点并与现场实测值对比，分析两种方法的优缺点。关键词全量法；增量法；深基坑中图分类号TU47文献标识码A文章编号1000(4866104—0010—021计算原理分析1．1基本计算假定(1)支锚点的侧向位移不可逆转，即每～工况计算的支锚点位移不能小于前一阶段计算结

2、果，也不能出现反向位移；(2)开挖面受到扰动的土层不会改变其物理性质；(3)整个受力过程中墙体刚度不发生变化。1．2全量法计算原理(1)在基坑开挖面上作用主动土压力，常根据郎肯理论计算，而开挖面以下土压力不随深度变化。(2)具体计算公式详见(健筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)附录B弹性支点法。(3)外荷载是各施工阶段实际作用在墙体上的有效土压力或其他荷载，支撑由支撑弹性作用和地层弹性作用组成。在支撑处应输入设置支撑前该点墙体已产生的水平位移，由此可以直接求得当前施工阶段完成后围护结构的实际位移和内力。(4)在整个计算过程当中开挖与支锚只计算一次，未考虑坑前土卸载与支锚后荷载

3、增量对整个支护结构的影响。1．3增量法计算原理(1)在基坑开挖面上作用主动土压力，常根据郎肯理论计算，而开挖面以下土压力不随深度变化[11。(2)外荷载相当于前一个施工阶段完成后的荷载增量，支撑由支撑弹性作用和地层弹性作用组成，求得的围护结构位移和内力相当于前一个施工阶段完成后的增量，与前一个施工阶段完成后的墙体已产生的位移和内力叠加，得到当前施工阶段完成后体系的实际位移和内力。(3)荷载增量包括：①开挖过程：荷载增量为主动侧土压力的增量、被动侧土体弹性作用由于开挖而造成的刚度损失以及主动侧土体弹性作用卸载后的土反力；支撑由支撑弹性作用和开挖面以下的土体弹性作用组成。②支锚过程：荷载

4、增量为加在该支撑上的预加力，支撑由其他支撑弹性作用、开挖面以下土体弹性作用以及主动侧土体弹性作用组成。(4)在计算过程中考虑基坑开挖后的荷载增量作用到整个支护结构，开挖与支锚分别运算。1．4两种计算方法的对比分析增量法充分考虑上一步开挖对下一步施工的影响，而全量法未予考虑，这是两种计算方法主要不同点，由此得知增量法更接近于施工过程、更科学。由于考虑因素少了，全量法计算过程相对于增量法比较简单。2工程实例分析北方某建筑基坑工程，拟建建筑物占地面积约为100万m2，基坑开挖16．5m，场地土层分布自上而下为：①杂填土，3m；②黏土，1．7m；③中砂，6．9m；④砾砂，9．6m；⑤圆砾，3

5、0m，未打透。基坑东、西、北侧比较广阔，进行放坡开挖；基坑南侧建筑物比较密集，采用q)800@1200灌注桩、4排锚索的桩锚垂直支护。本文主要就基坑南侧计算进行分析。第11页表l为分别用增量法与全量法模拟基坑开挖过程得出的结果对比，第11页图1为利用这两种方法得出的在基坑开挖过程中桩顶位移、最大位移、最大弯矩比值随基坑开挖的走向图。结合表1、图1可以看出，对于第一次开挖，两种计算方法是一致的，这是可以预见的。但随着基坑继续往下开挖，各项比值均有增加的趋势，即开挖工序越多，两种计万方数据2010年第4期连少军等：全量法与增量法在深基坑中的应用表1计算结果对比比较内容增量法余量法比值桩顶

6、位移／nun2．9l1．00第一次开挖最大位移／mm2．911．oo最大弯矩／kNm36．4336．3,31．00桩顶位移／ram11．154．262．62第二次开挖最大位移／nun11．154．552．45最大弯矩／kNm151．22131．381．15桩顶位移／nun15．864．903．24第三次开挖最大位移／nun15．867．832．03最大弯矩／kNm265．83203．1l1．31桩顶位移／mm15．153．334．55第四次开挖最大位移／mm18．489．611．92最大弯矩／kNm313．85202-301．55桩顶位移／mm12．192．994．08第五次开挖最大

7、位移／mm20．8010．531．98最大弯矩／kNm263．74168．121．575．O4．0蛩翥1．00．0／‘、、—／《／一il234，开挖～桩顶位移比值一最大位移比值一最大弯矩比值图1各项参数的比值算方法的差异越大。表2为在基坑桩顶平均设置的5个位移监测点得出的桩顶位移最终监测值，平均值为13．78rain。由表l我们知道利用增量法、全量法分别得出的桩顶最大位移为15．86mm、4．90mm，由此进一步证明了利用增量法计算基坑支护结构内力更接近基