深基坑支护开挖变形研究

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1、深基坑支护开挖变形研究　　摘要应用有限元软件对某深基坑支护开挖进行模拟，并结合基坑监测数据，对基坑开挖变形进行分析。关键词深基坑支护开挖有限元模拟中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：一、前言随着高层、超高层建筑的不断建设，与之相适应的地下空间也得到更多的开发、利用。深基坑工程也成为工程建设中的重要组成部分。深基坑支护方法根据土质、地形、地理、及当地施工水平等诸多条件可以采取多种形式。目前广泛采用的有地下连续墙、灌注桩等挡土结构，配合坑内钢管或钢筋混凝土水平支撑等。深基坑支护工程的设计、施工首要解决的是控制变形。尤其在周边建筑密集或有重要保护的建筑、管线等情形下，

2、对基坑变形的要求更加严格。在深基坑开挖施工过程中，对其变形进行监测是十分必要的。二、工程简介本文介绍的深基坑工程，开挖面积约5800㎡，开挖深度达15m，平面近似呈梯形。纵向120m，横向35m至55m不等。设计深基坑支护方案采用钻孔灌注桩围护，坑内设两道钢筋混凝土支撑。基坑开挖过程中，设置位移变形观测点。平面布置图如下所示：4图1内支撑及栈桥平面布置图中T表示周边土体沉降观测点；W表示围护桩顶观测点；CX表示围护桩体水平位移观测点。三、有限元分析本文采用有限元软件Plaxis对此处深基坑支护开挖进行二维模拟。因平面尺寸较大，且近似对称，有限元模拟时仅取一半剖面进行分析。

3、有限元建模采用的数据包括：土力学参数、围护桩体参数、内支撑参数以及地下水位等，坑边20m范围内超载20kPa。土体采用15节点三角形单元模拟；围护桩体采用板单元模拟；桩土接触面采用界面单元模拟。土体本构关系采用莫尔-库伦模型。网格划分时考虑到围护桩体两侧土体变形较大，因此在围护桩体周围对网格进行加密细化处理，以得到更加真实的结果。表1土层信息图2基坑支护开挖有限元模型4有限元模拟基坑支护开挖工况时，按照实际开挖加撑步骤进行。工程中采用坑边井点降水结合坑内深井降水的措施进行降水，有限元模拟时，通过设置每一工况下的地下水位线模拟降水。比如，开挖到第一道支撑标高-5.100时，

4、设置地下水位线为开挖面以下0.5m，即-5.600，其余工况下类似。从图中可以看出，在地面20kPa超载下，基坑周边土体产生沉降。地面沉降数值以超载作用地面范围内最大，与实测数据接近，这一结果符合基坑开挖变形的空间效应。图3地表沉降发展趋势线有限元模拟结果显示，地表沉降54.25mm，与实测结果相比偏小。从图中可以看到地表沉降成阶梯型发展，平台部位曲线表示加撑阶段，倾斜部位曲线表示土体开挖阶段。在最后开挖阶段，曲线斜率由抖变缓，反映了随着开挖进行，土体沉降趋于稳定。有限元模拟围护桩体水平位移52.57mm，与实测结果有一定差距。结合现场实际情况分析原因，围护桩体施工质量较

5、差，普遍出现露筋，涨肚、偏位现象。有限元模拟时，对围护桩体的刚度取值比实际情形大。图4土体有效应力上图可以看出，土体有效应力主应力方向在围护桩体墙脚处发生改变，坑内形成被动土压力区。四、结语4本文对某处深基坑支护开挖的模拟过程中，对降水的模拟存在不足，文中仅利用定义各个工况下地下水位线来计算地下水的渗流及土体固结，没有模拟实际坑边井点、坑内深井降水引起的地下水渗流及土体固结，这是需要改进的地方。围护体、内支撑体系以及降排水的施工质量对基坑安全是十分关键的，现场应给予基坑支护体系相当的关注。施工质量对模拟结果的影响是明显的。比如文中围护桩体的水平位移与实测结果相差较大。因此

6、，采用有限元软件对深基坑支护开挖模拟时，各项参数的取值必须结合实际及一定的经验。利用有限元软件对深基坑支护开挖过程进行模拟分析，对基坑变形及土体、围护桩体受力情况进行定性的了解。有限元软件在模拟基坑支护开挖变形时具有一定的优势，既可以得到支护结构的内力，又可以得到土体的位移变形。这是极限平衡法和弹性抗力法不具备的。4