某综合管廊基坑支护安全数值探究范文

［摘要］以某基坑支护结构为例，计算基坑施工过程的受力形为及安全的其他影响因素。结果表明：当基坑开挖过程中，受力与变形随非线性增加；同时受汽车、起重机、堆土等偏荷载影响，施工过程基坑左右受力与变形差异较大；其中堆土方式影响最大，当一边堆土时桩体产生的最大正应力大于桩体屈服强度，而且位移量比较大，基坑可能发生失稳；考虑两边堆土时，桩体产生的最大正应力位移量明显减小；最后考虑地下水后除土体最大横向位移外，其他的应力、位移变化相差不大，说明基坑安全所受地下水位的影响有限。

［关键词］基坑支护；安全影响因素；有限元模拟；施工过程

基坑支护结构的主要作用是支撑土壁，防止支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响[1]。影响基坑支护安全因素主要是多方面的[2]，例如由于设计上没有明确基坑开挖与支护过程导致施工的随意性，基坑荷载取值与实际的不一致，基坑的地质条件与土体的力学参数取值不合理，没有考虑地下水影响等均有可能导致基坑支护的破坏。本文以某综合管廊基坑支护为工程背景，通过施工过程模拟，合理荷载与边界（地质）条件取值以及地下水的影响，分析其基坑支护安全性，为类似的工程提供参考。

1工程简介

某工程基坑宽5~7m，坑底距地面6~8m，在两侧坑壁的两侧埋入17~22m的拉森六型钢板桩，在距地面0.500m以及2.000m深的地方垂直于钢板桩放置2道250mm×250mm工字钢围檩，平行于钢板桩两端各放置2道直径为300mm，厚度为10mm的圆管对撑。

2模型建立

为了分析基坑在开挖后土体以及钢板桩的位移变化，横撑及钢板桩的受力情况。现模拟基坑开挖建立有限元模型，取其最不利基坑宽7m，基坑深8m，坑壁各向左右延伸20m，拉森钢板桩埋深17m并高出地面0.500m，两道7m长横撑分别布设在距离原地面标高0.500m，2.000m处。由于拉森钢板桩截面的特殊性，按照其截面惯性矩将其换算成工字型截面以方便计算。换算后拉森钢板桩工字形截面输入参数可为宽35cm，高40cm，腹板厚2.6cm，翼缘板厚1.8cm。

3计算工况与分析结果

3.1施工过程工况模拟

基坑左侧为道路，而右侧靠近河流，基坑模型的荷载分布并不对称。根据实际施工情况，在基坑左侧距坑侧0~8m地面上根据挖土量逐渐放置堆土荷载，开挖0.5m，开挖2m，开挖完成后的堆土荷载分别为70kN,280kN,1120kN，在距坑侧10~12m处设置的200kN的汽车–20交通运行荷载。为了考虑施工时挖掘机挖土，在距坑侧0~2m处设置200kN的挖土车辆施工荷载，在挖土结束后，考虑起重机及管廊的重量，在距坑侧0~2m处设置600kN的起重机管廊荷载。为了计算方便，将其换算成平均作用压强（表1）。施工过程模拟按照开挖顺序分3种工况建立其模型，分别为在开挖0.5m并设置一道横撑（工况1），开挖2m并设置第二道横撑（工况2）和开挖到基坑底（工况3）。

3.2其他因素影响模拟

3.2.1不同的堆土方式为了参考堆土对基坑的影响，将不堆土的情况进行了计算。

3.2.2考虑地下水基于之前相同的荷载情况和模型开挖情况，按两边堆土情况对地下水位以上土层予以0.8的强度折减，其折减后的材料。

4结束语

本文以基坑支护结构为例，通过分析基坑的影响因素，计算与分析结果如下。（1）随开挖深度的增加，土体、桩、横撑的位移与应力呈明显非线性的增长，最不安全的情况出现在坑底。（2）由于施工偏载作用，桩体产生的最大正应力大于桩体屈服强度，且位移量比较大，基坑可能发生失稳。（3）偏载作用中影响最大为堆土方式，考虑两边堆土时，桩体产生的最大正应力位移量明显减小。（4）考虑地下水后，除土体最大横向位移外，其他的应力、位移变化相差不大，地下水位对基坑的安全的影响较为有限。

参考文献

[1]张延记，花力臻.建筑基坑支护工程安全的影响因素分析[J].中外建筑，2016（4）：122–123.

[2]李宏远.浅析基坑支护与基坑安全[J].建筑知识，2016（3）：1–2.

作者：童陈 单位：湘潭地产集团经营有限公司