基坑支护的计算分析及变形预测

基坑支护的计算分析及变形预测

发表时间：2014-12-08T09:11:48.733Z 来源：《工程管理前沿》2014年第11期供稿作者：葛明伟1 施利斌2 姜家标1 李述峰1

[导读] 因此对于深基坑工程做好基坑支护的计算分析及变形预测在整个工程中既是重点也是难点。

葛明伟1 施利斌2 姜家标1 李述峰1(1. 宝钢德盛不锈钢有限公司福建福州 350600；2. 浙江工业大学浙江杭州 310000) 摘要：基坑开挖和支护是基础及地下工程施工中一个传统而重要的课题，也是岩土工程领域的一个重要难题。它的施工难度和工程地

质情况、水文地质条件、周边的建筑物环境、主体结构及其施工方法等因素密切相关，其支护计算分析及变形预测在深基坑工程中显得尤

其重要。本文分析了福建某公司厂房位于巨厚海相淤泥区的深基坑工程施工的特点和难度，制订了明挖深基坑工程施工方案和监测方案，

确定采用“排桩+搅拌桩+圆形混凝土内衬”圆形基坑支护方案。并对施工期基坑变形进行了全程连续监测，为以后类似工程提供可行的实践

经验。

关键词：基坑支护；变形预测；深基坑

0 引言

随着城市土地资源日益短缺，对于地下空间的利用更加重视,如地铁及地下车站、地下仓库、高层建筑多层地下室、地下商场等基坑工程,并且基坑工程的规模和深度也逐渐的加大和加深，所以超深超大基坑工程已经成为基坑工程一个重要的趋势。

但是，由于基坑深度的增加和基坑支护设计的复杂性，邻近建筑物下沉开裂、基坑槽壁坍塌、地下管道发生断裂、桩产生大量位移的

事件也时有发生，影响正常施工并造成重大的经济损失。因此对于深基坑工程做好基坑支护的计算分析及变形预测在整个工程中既是重点

也是难点[1]~[3]。

1 工程概况及水文与工程地质条件

1.1 工程概况福建某公司厂房位于巨厚海相淤泥区，由于发生地面塌陷,其中钢坯库约2 万吨钢坯成品随着塌陷沉入地下，最大埋深

约-30m，同时导致钢坯库周围厂房及路面毁坏。现打算取出沉入地下的钢坯，恢复四周毁坏的厂房，特委托知名设计院在沉陷区设计直径为61.4m、开挖深度为30m、排桩+搅拌桩+圆形混凝土内衬圆形基坑支护结构，采用明挖方式取出沉入地下的钢坯。由于基坑四周都是厂

房所以做好基坑支护的计算分析及变形预测对于本工程来说十分重要。

1.2 地质条件基坑沉陷区的工程地质情况:

表1 工程地质情况

1.3 水文地质条件拟建场地内地下水主要分为上部滞水和承压水两种类型。

（1）上部滞水：主要赋存于填土层之中，其主要补给来源为大气降水渗入，勘察期间测得其稳定水位埋深大致为0.20 m～1.40m，相当于1985 国家高程4.42 m～4.84m。

（2）承压水：主要赋存于东山组地层中，含水层岩性主要为含粘性土卵石（地层编号为⑦）。根据抽水试验孔实测的承压水水头标高为5.2m，高出现地表约0.2m。

2 设计计算原则【1】【2】(1) 钻孔桩围护结构计算考虑在施工期的荷载作用状况和结构状态，应满足各种情况下承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求。

(2) 计算荷载在施工阶段由作用在围护墙上的侧向主动土压力、水压力产生的应力。

(3)基坑开挖深度30m,计算安全度按照一级基坑标准。

(4) 竖向开挖过程的围护按支承在弹性地基上的梁系结构进行内力和变形分析，模拟实际的施工工序，对不同的工况计算内力和变形后进行综合包络。

2 剖面计算2.1 计算参数【3】【4】（1）水土计算（分算/合算）方法：按土层分/合算；（2）水压力计算方法：静止水压力，修正系数：1.0；（3）主动侧土压力计算方法：朗肯主动土压力，分布模式：矩形，调整系数：1.0，负位移不考虑土压力增加；（4）被动侧基床系数计算方法： "m"法，土体抗力不考虑极限土压力限值；（5）墙体抗弯刚度折减系数：1.0。

2.2 计算结果围护结构的剖面计算结果如下图：

图1

抗力图图2 位移图图3 剪力图Fig.1Resistance Figure Fig.2 Displacement map Fig.3 Shear Diagram3 整体稳定计算【5】【6】3.1 计算参数（1）整体稳定计算方法：瑞典条分法；（2）应力状态计算方法：总应力法；（3）土钉法向力折减系数：ξ=0.5；（4）土钉切向力折减系数：ξ=1.0；（5）锚杆法向力折减系数：ξ=0.0；（6）锚杆切向力折减系数：ξ=0.0；（7）桩墙抗滑考虑方式：滑面绕桩；(8)浸润线不考虑止水帷幕；(9)滑弧搜索不考虑局部失稳；（10）考虑开挖工况（11）搜索范围：坡顶：全范围；坡底：全范围；（12）搜索方法：遗传算法。

3.2 计算结果：

滑弧：圆心(7.77m,-0.00m)，半径：58.66m，起点(-50.89m,0.00m)，终点(58.18m,30.00m)，拱高比0.762；下滑力：

13486.79kN/m；土体(包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：32460.45kN/m；土钉/锚杆抗滑力：0.00kN/m；桩墙的抗滑力：0.00kN/m；安全系数：2.414 结论深基坑支护计算分析及变形预测是十分重要且复杂的课题，其涉及到结构工程、岩土工程等多个领域。本文通过分析福建地区浅层土物理力学性质和统计各层土的工程性质参数，对具体工程实例进行了计算分析，为类似情况的软土地基深基坑支护的计算分析和预测变形研究提供了参考。

参考文献(References)：[1] 赫恩海. 天津地区深基坑支护计算方法分析研究[D]. 天津大学 2006[2] 邓友生，龙新乐，闰卫玲，黄恒恒深基坑支护结构体系的分析[J]. 湖北工业大学学报, 2013, 02[3] 戴钧杜钱宏. 探析深基坑支护设计及变形监测[J]. 中华民居, 2013,05[4]赵延林.深基坑稳定及变形的可靠性分析[D]. 哈尔滨工程大学 2012[5]张韬. 深基坑变形预测模型研究及工程应用[D]. 中南大学2009[6]刘海燕. 深基坑数据监测分析与变形预测研究[D]. 北京交通大学 2012作者简介：葛明伟，生于1964 年，男，职务宝钢德盛不锈钢有限公司工程管理部部长