懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在某基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

袁福昌，陳光海

(南昌大學(xué)共青學(xué)院，江西 九江　332020)

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懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在某基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

袁福昌，陳光海

(南昌大學(xué)共青學(xué)院，江西 九江332020)

摘要：懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)作為基坑支護(hù)工程是一個(gè)常用的支護(hù)形式，在南昌地區(qū)也有著較為廣泛的應(yīng)用。本文以南昌地區(qū)實(shí)際工程為依托，應(yīng)用MIDAS GTS4.0軟件對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行建模分析，并將Midas GTS4.0有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而得到一些有價(jià)值的結(jié)論，為今后類似工程提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：懸臂樁；基坑支護(hù)；有限元

1工程地質(zhì)條件

1.1工程概況

本工程場(chǎng)地位于南昌市某開發(fā)區(qū)，場(chǎng)地相對(duì)平坦，該工程為一幢23F的商務(wù)會(huì)所及數(shù)幢4F的商業(yè)樓，有1層地下室，總建筑面積62 375 m2，其中地下室部分建筑面積13 023 m2，大部分開挖深度為6.2 m。基坑按照安全等級(jí)可分為二級(jí)。

1.2地層巖性

(1)雜填土：雜色，松散狀態(tài),稍濕～飽和，高壓縮性，主要由建筑垃圾及局部少量粘性土組成，全場(chǎng)地均有分布，層厚0.6～2.2 m。

(2)粉質(zhì)粘土：黃色，稍濕，呈可塑～堅(jiān)硬塑狀態(tài)，中等壓縮性，無搖振反應(yīng)，稍有光滑，干強(qiáng)度、韌性均為中等。全場(chǎng)地均有分布，層厚3.2～6.3 m，層頂埋深為0.6～2.2 m，層頂標(biāo)高16.63～18.27 m。

(3)中砂：黃色，稍濕～濕，呈稍密狀態(tài),局部含粘性土，局部夾少量細(xì)砂，層厚0.0～1.7 m，層頂埋深為3.0～6.0 m，層頂標(biāo)高33.40～38.22 m。

(4)粗砂：黃色，飽和，中密狀態(tài)，局部含少量礫砂，全場(chǎng)均有分布，層厚2.4～3.8 m，層頂埋深7.3～9.0 m，層頂標(biāo)高9.84～11.53 m。

(5)礫砂：黃色，飽和，稍密～中密狀態(tài)，主要成份為石英砂巖、石英，級(jí)配一般，磨圓度較好，呈亞圓形，局部含少量礫砂，全場(chǎng)均有分布，未鉆穿，揭露最大厚度5.7～10.4 m，層頂埋深10.8～11.9 m，層頂標(biāo)高-3.65～-1.365 m。

(6)強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：棕紅色，裂隙發(fā)育，巖芯完整性差，巖芯多呈碎塊狀，短柱狀，強(qiáng)度低，巖性較軟層厚1.8～3.2 m，層頂埋深20.20～22.0 m，層頂標(biāo)高-3.65～-1.36 m。

1.3水文地質(zhì)條件

勘察期間地表下10.3～10.8 m間砂層中可見地下潛水。由贛江側(cè)向補(bǔ)給。并受贛江水位影響，隨季節(jié)變化而漲落。地下靜止水位一般穩(wěn)定在地表下10.3～10.8 m左右。

2基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)方案

擬開挖的基坑深度較深，為6.2 m，基坑周邊緊鄰道路，考慮到本基坑安全性，參照建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120-99)及建設(shè)部2009年5月13號(hào)建質(zhì)[2009]87號(hào)文件要求，本工程必須采用安全的支護(hù)措施。

基坑北側(cè)如采用土釘墻需采用較大的坡率，由于地下室邊線距離用地紅線較近，僅為2.0 m，放坡空間較小，不宜大放坡，但小坡率土釘墻安全性不能得到可靠保證挖深度較深，故基坑北側(cè)不宜采用土釘墻方案。經(jīng)分析計(jì)算，從經(jīng)濟(jì)及施工難度角度考慮，結(jié)合臨近建筑物及多年設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，采用人工挖孔懸臂樁的形式解決本基坑邊坡安全。

2.2懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算分析

(1)計(jì)算模型和網(wǎng)格劃分

運(yùn)用有限元軟件MIDAS GTS4.0對(duì)基坑進(jìn)行建模，為確保計(jì)算的準(zhǔn)確性及效率性，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：基坑開挖影響深度一般為基坑開挖深度的2～4倍，影響寬度一般為開挖深度的3～4倍；通過參考其他工程類似模型及多次的預(yù)建模，模型尺寸定為28×25.75。在模型網(wǎng)格劃分方面，基坑劃分尺寸為0.5 m，懸臂式排樁采用梁?jiǎn)卧獊砟M，直徑為900 mm，樁長9.75 m，材料選用C30混凝土；其計(jì)算模型如下圖1所示。

圖1　基坑網(wǎng)格劃分圖

(2)計(jì)算參數(shù)的選取

根據(jù)勘察報(bào)告，基坑開挖影響范圍內(nèi)土層參數(shù)如表1所示。

表1　基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表

3計(jì)算結(jié)果及分析

運(yùn)用有限元軟件MIDAS GTS4.0計(jì)算其最終水平位移及沉降結(jié)果如圖2和圖3所示。將圖2與圖3計(jì)算結(jié)果整理，且將MIDAS GTS軟件計(jì)算結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如表2所示。

表2　結(jié)果對(duì)比表

圖2　基坑水平位移圖

圖3　基坑豎向位移圖

觀察表2我們可以發(fā)現(xiàn)實(shí)際監(jiān)測(cè)值略大于MIDAS GTS模擬計(jì)算值，其原因主要是在MIDAS GTS模擬計(jì)算時(shí)為考慮地下水，同時(shí)，在實(shí)際施工過程中會(huì)遇到下雨等情況，進(jìn)而實(shí)際位移值會(huì)偏大點(diǎn)。從表2中可以發(fā)現(xiàn)其計(jì)算結(jié)果相差不大，且都滿足規(guī)范要求。因此，以上結(jié)果論證了本模型的適用性及合理性，也為今后類似工程的設(shè)計(jì)施工提供一定的參考。

4結(jié)論

(1)該基坑采用懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)來確?；拥陌踩⑼ㄟ^MIDAS GTS進(jìn)行計(jì)算分析，從而論證的該支護(hù)方案的可行性，對(duì)類似基坑工程具有借鑒意義。

(2)MIDAS GTS模擬計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相吻合，論證了本模型的合理性及適用性，為今后類似的工程的設(shè)計(jì)施工計(jì)算提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王慶華. 長春市粘性土建筑基坑懸臂樁支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算方法探討[J].世界地質(zhì)，2001，20(2)：188-198.

[2]董捷. 懸臂樁三維土拱效應(yīng)及嵌固段地基反力研究[D].重慶大學(xué)博士學(xué)位論文,2009.

[3]黃運(yùn)飛. 深基坑工程實(shí)用技術(shù)[M].北京:兵器工業(yè)出版社,1996.

收稿日期：2015-06-16

作者簡(jiǎn)介：袁福昌(1989-)，男，碩士研究生，從事巖土工程教學(xué)與研究。

中圖分類號(hào)：U417

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)06-0024-01