基于ANSYS 模型邊坡土釘墻穩(wěn)定性受力分析研究

梁瀟文 張福龍

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 741000）

ANSYS 作為一款常用的模擬分析計算軟件，在目前一直都廣泛的應(yīng)用于計算和分析復(fù)雜問題的研究，尤其在土釘墻的穩(wěn)定性及安全性的計算分析中，更加的普遍，因此采用ANSYS 計算軟件進行分析土釘墻的受力及變形并與實際的監(jiān)測結(jié)果進行比較，并將比較結(jié)果用于指導(dǎo)基坑開挖及預(yù)警是十分合理的。

1 工程案例

1） 工程地質(zhì)概況，廣州華暉廣場為多邊形廣場，地面以上為12 層，地下為3 層，基坑的開挖的平均深度為13m，局部達到14.5m?；又苓呌薪處熕奚?、居民樓、辦公樓、醫(yī)院等建筑物，而且發(fā)布比較密集，地下管線包括雨水管、供水管、通訊管道及下水道等等。該廣場位于背斜北翼的殘丘地帶上，主要分布的土層包括雜填土、沖積層、粉砂巖層、礫巖等。根據(jù)勘察報告提供的資料了解到地下水位常年在0.5-0.7m。

2） 基坑支護根據(jù)，根據(jù)該廣場的周邊環(huán)境、建筑物分布、工程地址情況及地下水的分布，設(shè)計采用土釘墻作為該廣場基坑的主要維護機結(jié)構(gòu)，其中一個典型的斷面如下圖所示：

設(shè)計采用11 排土釘，橫向及縱向間距均為1.2m，土釘為鋼管注漿土釘，在管壁上按照梅花狀鉆開12mm 左右的溢漿孔，一端制作成錐形，方便土釘施工，同時在開挖的邊坡面上掛鋼筋并噴射混凝土，形成混凝土面層，其中鋼筋網(wǎng)使用的鋼筋為Φ8@200×200，并用2Φ16 的螺紋鋼筋作為加強焊接鋼筋進行連接縱、橫向的土釘。面層厚度一般控制在150mm 左右，噴射混凝土的強度等級一般控制在不小于C15。

2 支護施工

1） 開挖，邊坡開挖土方時采用挖掘機及人工相結(jié)合的方式進行開挖，先采用挖掘機進行大面積開挖，當開挖到距離設(shè)計坡面大概0.5m 的距離時，采用人工開挖，并整平坡面，每次開挖的厚度為1.8m 左右，水平開挖的寬度一般控制在10m 左右，同時在開挖的過程中，盡量保證開挖的尺寸精確，同事保證開挖面的粗糙程度滿足施工要求，以提高噴射混凝土的粘結(jié)強度。2） 噴射混凝土，邊坡修整完成后，必須立刻噴射厚度為50mm 的混凝土面層，使暴露在空氣中的土體盡快封閉。3） 土釘成孔，按照設(shè)計文件的規(guī)定，在邊坡上成孔，成孔的直徑一般為10cm 左右，縱橫向間距均為1.2m，土釘?shù)膬A角控制在7°左右。4） 土釘注漿，土釘注漿采用重力注漿法，剛開始注漿時，注漿的導(dǎo)管伸到土釘孔的底部，并采用高速低壓從孔底逐漸注漿，當水泥漿液溢出空口后，在孔口采用低速高壓進行灌注水泥砂漿，注漿的壓力一般控制在0.6-0.7MPa 左右為宜，同時可以在水泥砂漿中摻入適量的減水劑以及早強劑，保證水泥砂漿可以盡快凝固，并且為了防止水泥砂漿凝固導(dǎo)致的收縮，在配料中同時在摻入一定量的膨脹劑。5） 掛鋼筋網(wǎng)，在面層掛鋼筋網(wǎng)的時候，選用φ8@200×200 的鋼筋網(wǎng)，另外在與土釘鋼筋連接時，采用2φ16 的縱橫向加強鋼筋進行連接。6） 噴射混凝土，噴射混凝土的時候一般需要分層進行噴射，如果混凝土面層的厚度小于等于10cm，應(yīng)分2 層分別進行噴射混凝土，如果混凝土面層的厚度大于10cm，應(yīng)分2 層鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，同時在1/3 處、2/3 處噴射混凝土。

3 土釘墻邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測分析

在土釘墻施工時，必須每隔2 小時對邊坡的水平變形還有垂直變形進行監(jiān)測，如果監(jiān)測的位移值超過預(yù)警值，必須疏散工作人員，并采取相關(guān)的措施進行圍護，保證邊坡不會因為變形過大而導(dǎo)致坍塌。

在設(shè)置監(jiān)測點的時候，選擇設(shè)置在土質(zhì)比較軟的地點，同時使用經(jīng)緯儀和水準儀進行監(jiān)測土釘墻邊坡的水平及垂直位移，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，基本都滿足變形要求。

4 結(jié)語

通過ANSYS 計算軟件進行土釘墻邊坡模型的建立，并進行模擬分析計算，得到相應(yīng)的變形數(shù)據(jù)及應(yīng)力變化云圖，同時結(jié)合實際測量的水平位移、垂直位移變形量，進行對比分析，可以提前預(yù)警邊坡可能出現(xiàn)的危險滑動面，并采取相關(guān)的應(yīng)急措施，防止工程事故發(fā)生。