街区基坑支护工程计算分析

街区基坑支护工程如何进行计算分析？目前的工况是怎样的？请看鲁班乐标编辑的文章。

摘要：综合考虑长江路九号街区基坑工程复杂的周边环境和工程地质条件，对该工程支护体系在施工各阶段的土压力、位移、弯矩和剪力进行计算分析，采用有限元软件FLAC模拟分析基坑开挖对地铁线路的影响。文章指出采用文中方案进行支护能满足工程要求，并且能将基坑开挖对地铁线路的影响降低到可接受范围内。

目前有90%以上超高层建筑（大于400m）项目在中国［1］，高层或超高层建筑的基坑工程深度大多都在10m以上，少数工程的基坑深度甚至超过了30m，规模和深度都在不断地增加［2-3］。虽然近年来我国在基坑支护、设计和施工方面取得了一定的进步［4-5］，但由于基坑工程起步较晚，大型基坑工程在我国依然是个挑战［6］。在本文中，利用朗肯土压力理论，对长江路九号街区（三期工程）基坑支护工程进行计算分析［7］，重点研究了支护体系在支护的各个阶段的位移、弯矩和剪力，同时，利用有限元软件FLAC对该工程对周围环境的影响进行数值分析［8］。

1工程概况

长江路九号街区建筑分地上地下两部分，地上部分6～17层为商业与办公楼，裙楼为2～5层，地下两层为地下车库，基坑开挖深度约9.4m。周边地理位置优越，交通繁华，临近南京地铁2号线，管线布置复杂，根据已有的勘测资料判断，在开挖过程中，有必要通过对基坑进行支护来保护周围的环境。

2基坑支护概况与工程地质条件

各段均采用钻孔灌注桩加二层钢筋混凝土支撑作为支护结构，支护桩外侧设置单排三轴深层搅拌桩，支护桩桩间设有Φ800三重管高压旋喷桩。在基坑开挖过程中，根据工程情况设置了两道支撑，支撑的中心标高分别为-1.4m和-6.00m。根据野外钻探资料、原位测试、室内土工试验并结合地区经验综合分析，在钻孔深度控制范围内依据其工程性质自上而下分为：①层杂填土，②-1层粉土、粉砂，②-2层粉细砂，②-3层淤泥质粉质黏土、④层中粗砂混卵砾石。在基坑开挖影响范围内，各层岩石土体的物理力学性能参数如表1所示。

3各工况支护体系位移、桩弯矩和剪力计算

各施工阶段的土压力、位移、弯矩和剪力的分布根据开挖深度的不同，计算结果如下。

3.1工况一

在基坑开挖至1.4m并设置第一道支撑之后，支护结构的土压力、位移、弯矩和剪力分布情况如图1所示。从图1可以看出，由于在开挖过程中，位移、弯矩和剪力已经产生，支撑对已经开挖的部分并没有明显的影响。

3.2工况二

继续开挖至6m深度并设置第二道支撑之后，支护结构的土压力、位移、弯矩和剪力分布情况如图2所示。从图2可以看出，设置第一道支撑后继续开挖，第一道支撑对支护结构的位移有明显的约束作用，支护的弯矩和剪力的增长趋势明显减缓，弯矩和剪力的分布形式也有所改变，支撑作用显著。

3.3工况三

在设置第二道支撑并继续开挖至9.4m后，在底部设置刚性铰，支护结构的土压力、位移、弯矩和剪力分布情况如图3所示。分析发现，支护顶部位移在支撑的作用下无明显变化，中部位移出现稍微增大的趋势，弯矩和剪力幅值增加不大，在支撑处有明显的突变现象。

3.4工况四

开挖至基底标高并待稳定后，开始对第二道支撑进行拆除，第二道支撑拆除后，支护结构的土压力、位移、弯矩和剪力分布如图4所示。研究表明，在第二道支撑拆除后，支护结构位移变化较小，弯矩和剪力变化较大，沿深度方向分布的形式有所改变，弯矩和剪力突变情况减少。

3.5工况五

最后对第一道支撑进行拆除，所有支撑拆除之后，支护结构的土压力、位移、弯矩和剪力分布如图5所示。如图所示，在所有支撑拆除后，支护结构的侧向位移和剪力有了较大幅度的增加，弯矩幅值减小明显，在拆除支撑时，应注意对支护结构的强度进行验算。4基坑土方开挖对周边环境影响的有限元分析为了较准确地了解本工程基坑土方开挖对地铁区间隧道以及周边环境产生的影响，采用有限元软件FLAC对基坑开挖过程进行数值模拟。土体采用Mohr-Coulomb模型模拟，模型参数密度、黏聚力和摩擦角参数如表1所示，体积模量G和剪切模量K由式（1）和（2）换算得到。

5结论

本文基于长江路九号街区基坑支护工程的实际情况，考虑复杂的周边环境和工程地质条件，对基坑的支护体系在施工过程中的土压力、位移、弯矩和剪力情况进行计算分析，并对该工程在开挖过程中对周边地铁线路的影响进行有限元分析，得出如下结论：（1）支护体系的位移、弯矩和剪力随着开挖深度的增加而增加，且增加幅度较为明显。（2）在添加支撑之后，支护结构的位移、弯矩和剪力都有明显的减小，支撑对支护结构有较好的加强保护作用。（3）在支撑拆除之后，支护体系的位移、弯矩和剪力都有明显的突变，在实际工程中对支撑进行拆除时，应对支护结构进行强度验算。（4）整个基坑工程临近南京地铁2号线，在开挖过程中，支护体系有效地将该工程对地铁线路的影响控制在变形要求内。

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