深基坑支护结构变形规律研究.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2013．01．021深基坑支护结构变形规律研究张宝元(中煤科工集团西安研究院，陕西西安710077)摘要：依托实际工程，通过有限元软件FLAC一3D开展了基坑支护结构变形的影响因素进行了分析，得到了如下结论：增加地连墙厚度可以显著减小墙体的水平位移，但当地连墙厚度增加到一定程度时，再通过增加墙体厚度来减小位移的作用不大。第一道内支撑加上预应力后，不论其刚度是大还是小，对地连墙水平位移均较小。土体的模量对地连墙水平位移的影响是显著的，土体

2、的模量参数是影响基坑变形的主要参数，增加土体的模量，可以很好的控制基坑的变形，因此加固基坑的软弱土层是控制变形行之有效的方法。关键词：深基坑；变形；支护结构中图分类号：TU473文献标志码：B文章编号：1672—40ll(2013)01—0043—03O前言随着城市建设的高速发展，人们对城市地下空间的利用率越来越高，深基坑引发的环境岩土工程问题日益受到人们的重视，使得这个理论研究、设计和施工都还不完善的课题成为业界的研究热点⋯。从工程角度来看，深基坑设计由最初的强度控制发展到今天的变形控制、系统

3、控制，因而深基坑支护结构的变形规律研究对优化基坑设计具有重要意义，众多学者也对此进行了不同的研究。唐孟雄、陈如桂呤。等近几年来一直在进行基坑变形与环境影响关系方面的研究工作；王卫东等人H“o主要对基坑围护结构是地下连续墙的一类深基坑变形特性与性状进行了相关方面的研究；Peck、clou曲与kn矿。71等结合大量的实际工程，针对软土地区的基坑变形与场地周边地面的沉降规律进行了相关研究；江晓峰，刘国彬，张伟立等人【80根据上海软土地区58个19m以上超深基坑数据库，从墙后地表沉降和基坑围护结构水平位

4、移两个方面进行了研究；贺俊，杨平，张婷"o依托江阴市某深基坑支护工程，对该工程基坑变形规律进行了现场监测研究，重点对基坑中两个变形较大处进行原因分析。笔者将依托实际工程，采用有限元程序FIAc一3D对开挖过程中深基坑支护结构变形规律进行研究。l工程概况武汉市轨道交通2号线循礼门车站位于京汉大道与汉口江汉路解放大道之问，平行于江汉路布设。车站东侧为京汉大道轻轨1号线桥梁区间；西侧为循礼门地下通道；作者简介：张宝元(1985一)，男，陕西榆林人，助理工程师，主要从事岩土工程设计。西南侧距离基坑3．5

5、m左右处有地上3层、地下1层的大润发超市(基础类型为筏片基础)；西北侧有30层武汉船舶工业公司大楼，距离基坑约53m左右；东北侧有28层世纪大厦大楼(基础为桩基础)，距离基坑约13m左右；东南侧为一待开发空地，整体布局如图1所示。图1施工平面布置图1．1场地工程地质条件循礼门车站位于长江一级阶地前缘，地形平坦、开阔，地面高程20．8～25．Om。长江一级阶地第四纪地层组合呈典型二元结构，即上层以粘性土为主，厚度在10～15cm之间，邻江局部浅层有新近代粉土、粉砂，还有成片的淤泥质土；下层有三个亚

6、层，即顶部粉土、粉砂与粉质粘土或淤泥质粉质粘土交互层。属典型的漫滩相沉积层；中下部为粉砂、细砂层，属河床相沉积层(第二亚层)；底部为粗砾或卵石层(第三亚层)。属第四纪全新世(Q。)冲积层。各土层物理力学参数如表1所示。裹l各土层物理力学参数平均厚度变形模量天然重度泊松粘聚力内摩擦角土层名称(m)(MPa)(kN／m3)比(kPa)(。)粘土12．65．519．50．4211．514．0粉细砂34．012．719．0O．361632．O中风化砂岩5．44325．O0．28300361．2支护结构本

7、站主体基坑选用800mm厚地下连续墙结合内支撑的支护结构形式。地下连续墙用刚性工字钢连接，最大入土深度为50．8—53．1m。支撑体系的设计为标准段设置4道支撑，第一道采用钢筋混凝土支撑，其它三道采用钢支撑，第三道采用双拼支撑；盖挖段设计5道支撑，第二道采用钢支撑，其它均为钢筋混凝土支撑；顶板抬高段设置5道支撑，第一道采错K疆t错囊卜冀C霉孽IIlllJ]lI用钢筋混凝土支撑，2—5道设置钢支撑，第四道设置双拼钢支撑。钢支撑均采用直径A609mm，壁厚16mm的钢管。为加强基坑的稳定性，在5个大

8、的拐角处，设300厚C30混凝土角撑。2计算模型基坑开挖完的模型如图2所示，模型共有29816个单元，30412个节点，2465个梁单元，l148个桩单元。图2基坑开挖完成后模型网格划分基坑的开挖采用FLAc一3D有限元程序提供的“生”、“死”来进行处理，通过分次“杀死单元”或“激活单元”来模拟地层的开挖及支撑安设等工序的进行，并改变参数，分别分析不同因素对基坑变形的影响。3计算结果分析3．1地连墙厚度对变形的影响在其他参数不变的情况下将地连墙厚度取0．4m、o．6m、0．8m、1．0m分别进行