甘 雨 趙雄飛 趙少松

(1.河北大學(xué)建筑工程學(xué)院 河北 保定 071000；2.中建三局集團(tuán)有限公司工程總承包公司華北分公司 天津 300000)

一、引言

近年來，我國城市建設(shè)迅速發(fā)展，人們對建筑的要求也隨之增加。同時(shí)，基坑工程的發(fā)展也更加多元。因此眾多學(xué)者對基坑開挖過程進(jìn)行了研究探討，如王培鑫等[1]通過現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，分析了基坑開挖過程中基坑以及路基的變形規(guī)律和沉降原因，提出了相應(yīng)的技術(shù)措施。孟長江[2]采用不同的方法對漢口站深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論計(jì)算并與實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析。張運(yùn)良等[3]對各種常見的支護(hù)方式作用下的基坑開挖的變形情況進(jìn)行比較分析，總結(jié)出各種支護(hù)方式下基坑變形規(guī)律。徐江等[4]對軟土地區(qū)地鐵深基坑開挖施工過程進(jìn)行了數(shù)值模擬并與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析。謝建斌[5]基于硬化土模型(hardening soil模型)，通過基坑場地土樣固結(jié)排水三軸壓縮試驗(yàn)和固結(jié)試驗(yàn)選取了硬化土模型中的參數(shù)。

本文以某深基坑工程為背景，使用PLAXIS 2D有限元分析軟件對基坑開挖施工過程進(jìn)行模擬。對支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、地表沉降的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。

二、模型概況

本基坑開挖深度為14m，支護(hù)樁的長度為26m，嵌固深度為12m，基坑模型X方向長度為200m，Y方向?yàn)?0m。計(jì)算模型巖土體材料本構(gòu)模型采取MC模型。MC模型土體參數(shù)見表1,該土層重度、黏聚力和內(nèi)摩擦角根據(jù)現(xiàn)場地勘報(bào)告取值，彈性模量為經(jīng)驗(yàn)取值。在距基坑邊距為3.2m處作用寬度為18m、深度3.4m的分布荷載模擬地面超載，且取230.0kPa，模型如圖1所示。

表1 土層參數(shù)

圖1 基坑模型示意圖

三、計(jì)算結(jié)果

(一)樁身水平位移

樁的水平位移變化曲線如圖2所示，正值代表向坑內(nèi)位移，負(fù)值代表向基坑外位移。由圖4可知，開挖至3.5m、6.6m、14m時(shí)，樁的水平位移均表現(xiàn)為樁頂和樁底變形小，樁中變形大的現(xiàn)象?；娱_挖至3.5m時(shí)，樁身最大水平位移為11.76×10-3m，位于11.2m位置；基坑開挖至6.6m時(shí)，樁身最大水平位移為13.96×10-3m，位于8.8m位置；基坑開挖至14m時(shí)，樁身最大水平位移為16.3×10-3m，位于8.9m位置。其中開挖階段樁的橫向變形最大為16.3×10-3m。

圖2 樁的水平位移變化曲線

開挖完成后各測點(diǎn)的圍護(hù)樁深層水平位移不同，說明基坑的空間影響效應(yīng)明顯。各處圍護(hù)樁深層水平位移最大值均小于規(guī)范規(guī)定的45～55mm的報(bào)警值，說明圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能夠有效限制基坑周圍土體變形。

(二)地表豎向位移

圖3為基坑坑周地表豎向位移曲線，正值代表隆起，負(fù)值代表沉降。由圖5可以看出，基坑處靠近樁側(cè)地表產(chǎn)生沉降，沉降值坑邊距增加呈先增大后減小的趨勢，開挖至坑底后沉降量最大值為12.98×10-3m。當(dāng)開挖深度在6.6m時(shí)，在樁側(cè)處地表開始隆起，但最終隆起量不足1.75×10-3m；距樁側(cè)4.59以外再次產(chǎn)生沉降，但直到開挖至坑底。

圖3 地表豎向位移變化曲線

基坑處地表土體基本只發(fā)生沉降，無隆起現(xiàn)象，沉降量基本隨基坑開挖深度的增加呈先增大后減小的趨勢，開挖至坑底后最大沉降量為12.98×10-3m，在距樁側(cè)2m處。在離樁側(cè)23m以外沉降量已不足5.34×10-3m。說明坑周地表豎向位移的影響范圍主要在23m到38m范圍內(nèi)，并且以沉降為主。因此該地表沉降對工程建設(shè)影響不大。

四、結(jié)論

本文以某深基坑工程為例，使用PLAXIS 2D有限元分析軟件對基坑開挖過程進(jìn)行模擬。對樁身位移、地表沉降進(jìn)行了分析?，F(xiàn)得到以下結(jié)論：(1)樁身水平變形形態(tài)均表現(xiàn)出樁頂和樁底變形小，樁中變形大。樁身最大水平位移為16.3×10-3m，位于8.9m位置。(2)基坑處地表土體基本只發(fā)生沉降，沉降量基本隨基坑開挖深度的增加呈先增大后減小的趨勢。