王林
[摘要]為對(duì)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變形展開分析,本文對(duì)南京市緯三路過(guò)江通道工程江北明挖段基坑監(jiān)測(cè)資料展開了分析,發(fā)現(xiàn)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平方向最大變形位于開挖斷面附近,基本符合工程經(jīng)驗(yàn)。茌此基礎(chǔ)上,則對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)值展開了模擬分析,發(fā)現(xiàn)可以根據(jù)設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度完成水平位移最大側(cè)移值的預(yù)測(cè)。
[關(guān)鍵詞]深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu);水平位移;變形分析
隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn),在大城市進(jìn)行深基坑開挖也將遭遇更多的管道線路和密集的建筑物。而一旦深基坑開挖過(guò)程中出現(xiàn)較大變形,就可能導(dǎo)致周圍建筑物的安全遭受威脅。所以就目前來(lái)看,深基坑變形控制問題引起了人們的關(guān)注。因此,相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變形問題的研究,以便利用獲得的變形規(guī)律實(shí)現(xiàn)深基坑變形控制。
1、工程概況
南京緯三路過(guò)江通道工程江北明挖段為地下2層結(jié)構(gòu),采取明挖順作法進(jìn)行工程施工。全長(zhǎng)約173m,基坑開挖深度達(dá)13.1-22.1m,寬度27.7-37.6m,采用800-1200mm厚地下連續(xù)墻和5道支撐作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。在5道支撐中,第一道為900*1000mm混凝土支撐,其余則為鋼支撐,直徑609mm,厚度為16mm,支撐間距400cm。從工程地質(zhì)特征上來(lái)看,開挖范圍內(nèi)的土層除表層為②1軟塑狀粘土外,基本均為②2層流塑淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,開挖深度以下為②2層流塑淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,③1層軟塑一流塑狀粉質(zhì)粘土夾粉砂、④1層及④3層中密一密實(shí)粉砂、⑤2層礫砂及⑤3層卵礫石。
2、深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變形分析
圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移的監(jiān)測(cè)是確定基坑圍護(hù)體系變形和受力的最重要的觀測(cè)手段,通常采用測(cè)斜手段進(jìn)行觀測(cè)。在深基坑施工過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻趾進(jìn)入開挖面以下的較深底部基本無(wú)位移產(chǎn)生。在不斷進(jìn)行深層土體開挖過(guò)程中,墻體最大水平變形將隨著開挖加深向下移動(dòng),并在開挖斷面附近出現(xiàn),導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移曲線由“踢腳形”變?yōu)椤按蠖切巍薄2⑶?,已加支撐處的變形較小。為對(duì)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變形展開分析,我們了選取3個(gè)(CX03,CX08,CXl5)深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn),它們分別位于圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同位置而開挖深度基本相同的,平面位置如圖1所示。通過(guò)對(duì)其變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),并按數(shù)值模擬對(duì)水平位移變形進(jìn)行模擬分析,以尋求防治變形的有效措施。
2.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變形情況
2.1.1同一測(cè)點(diǎn)變形情況
針對(duì)多支撐基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu),在未達(dá)到設(shè)計(jì)支撐強(qiáng)度的情況下進(jìn)行開挖作業(yè),囤護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況與自立式圍護(hù)結(jié)構(gòu)相似,可將管底設(shè)置為基準(zhǔn)點(diǎn)。完成頂層支護(hù)后,管頂變形受限。隨著開挖深度的增加,管蒯每發(fā)生變形,此時(shí)應(yīng)將管頂設(shè)置為基準(zhǔn)點(diǎn),然后從上至下完成深度變形值的累計(jì),并直至完成開挖作業(yè)。分析同一測(cè)點(diǎn)在不同開挖深度的變形情況可以發(fā)現(xiàn),由于工程第1道支撐為混凝土支撐,并且采取多支撐結(jié)構(gòu),所以測(cè)點(diǎn)頂部變形為零。隨著基坑開挖深度的不斷增加,最終坑底附近出現(xiàn)了最大變形。在設(shè)計(jì)開挖標(biāo)高往下的位置,變形則持續(xù)收縮。隨著開挖作業(yè)持續(xù)進(jìn)行,墻體最大變形位置基本保持不變。但受坑外土體作用,最大值有所提高。
2.1.2不同位置測(cè)點(diǎn)在同一開挖深度變形情況
分析對(duì)比上面3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在開挖過(guò)程中的水平變形曲線(如圖2所示)。不難發(fā)現(xiàn),位于基坑長(zhǎng)邊中間、陽(yáng)角處位置的測(cè)點(diǎn)CX08和CX03,水平位移最大,而位于基坑端頭和陰角的測(cè)點(diǎn)CXl 5,水平位移則相對(duì)較小。
2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移數(shù)值模擬茌深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形分析上,采取現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)通常需要花費(fèi)較大代價(jià)驗(yàn)證分析結(jié)果。采取數(shù)值模擬方法進(jìn)行分析,則能夠利用工程經(jīng)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算完成圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律的分析總結(jié)。
2.2.1分析模型
針對(duì)位于基坑邊中心位置的測(cè)點(diǎn),可利用分析模型對(duì)測(cè)點(diǎn)變形情況進(jìn)行擬臺(tái)。具體來(lái)講,就是結(jié)合地質(zhì)勘探土層數(shù)據(jù),并利用PLAXIS有限元軟件將薄土層與參數(shù)相近土層合并,從而實(shí)現(xiàn)土層分布的簡(jiǎn)化。在模擬類型設(shè)置上,應(yīng)選擇平面應(yīng)變,然后利用模擬結(jié)果進(jìn)行測(cè)點(diǎn)測(cè)斜曲線擬合。茌模擬過(guò)程中,需使用HS本構(gòu)模型進(jìn)行土體模擬,并使用彈性模型進(jìn)行地下連續(xù)墻的模擬??紤]到接觸面強(qiáng)度參數(shù)應(yīng)比相連土體強(qiáng)度參數(shù)要低,還要用折減系數(shù)進(jìn)行接觸面強(qiáng)度參數(shù)與土層摩擦角及黏聚力間關(guān)系的描述。對(duì)比實(shí)測(cè)值和模擬值可以發(fā)現(xiàn),擬合值能夠較好的反映實(shí)際值變化。
2.2.2變形預(yù)測(cè)分析
地下墻的連續(xù)變形,會(huì)受到連續(xù)墻等效厚度、土層條件、插入比和開挖深度等因素的影響。所以在保持其他因素不變的條件下可以通過(guò)改變連續(xù)墻厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制。通過(guò)模擬分析可以發(fā)現(xiàn),圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度的增加,并未影響到墻體最大變形位置。但隨著厚度的增加,最大變形值則在不斷減小。由于得到的擬合曲線基本符合正態(tài)分布,所以在與該工程有著等同條件的區(qū)域,可以在明確連續(xù)墻設(shè)計(jì)厚度的基礎(chǔ)上完成圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變形情況的預(yù)估。該工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度在0.8-1.2m之間,能夠在連續(xù)墻厚度增加的情況下發(fā)揮顯著抑制變形作用。因此在實(shí)際工程建設(shè)中,想要降低深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變形,依靠增加連續(xù)墻厚度可以達(dá)成預(yù)期目標(biāo)。
結(jié)論:
通過(guò)對(duì)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變形展開分析可以發(fā)現(xiàn),圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移值將在開挖斷面附近出現(xiàn)。在狹長(zhǎng)型深基坑施工過(guò)程中,靠近基坑長(zhǎng)邊中間位置和陽(yáng)角的測(cè)點(diǎn)有較大變形,靠近端頭位置的測(cè)點(diǎn)變形相對(duì)要小。此外,圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度在一定范圍內(nèi),通過(guò)增加地下連續(xù)墻厚度能夠較好進(jìn)行結(jié)構(gòu)水平位移變形的抑制。