深基坑开挖坑底隆起影响因素有限元分析.pdf

[摘要]深基坑工程中由于土体开挖卸荷，导致基坑坑底隆起，其隆起量的大小直接关系到基坑安全和稳定，已越来越受到重视。系统地研究基坑坑底隆起的影响因素并对其进行有限元分析尚不多见。利用有限元软件ABAQUS建立有限元模型，研究坑底工程桩、坑底被动区加固、地下连续墙插入深度和坑底软土层厚度等对坑底隆起变形的影响，并探讨各隆起变形控制措施的控制效果。最后通过南京某隧道基坑的实测数据，验证了坑底设置工程桩对坑底隆起的控制效果。[关键词]桩基础；加固；坑底隆起；地下连续墙；有限元分析

内容摘抄：

1计算模型
本计算中建立平面有限元模型，模型尺寸为60m×100m,考虑对称性，取其中一半进行分析。基坑开挖深度为11m,一半的开挖宽度为18m。土体本构模型为Mohr-Coulomb模型。本文土层参数参考文献[3]的上海地区土层参数，并对其深度做了一定修正，以便于模型建立与网格划分。各土层力学参数指标如表1所示，计算模型如图1所示。

2坑底隆起影响因素分析
2.1坑底工程桩的影响
坑底工程桩通常在基坑开挖前施工，因此对基坑开挖变形会产生一定的影响。肖健4采用有限元对比分析了有无工程桩对坑底隆起的影响，结果表明工程桩的存在对基坑开挖回弹变形有明显的抑制作用。查甫生等[)通过有限元软件对比分析了坑底有无工程桩开挖结束时坑底土体隆起变化，表明工程桩的加固作用显著减小了坑底隆起值。冯虎等6]利用数值模拟软件研究了坑内工程桩对抗隆起稳定的影响规律以及作用机理。

2.2坑底被动区加固的影响
在软土地区，为有效控制基坑变形，常对被动区土体进行加固。郑俊杰等]采用数值模拟对裙边加固和抽条加固的主要参数及布置形式进行深入探讨，并得到了被动区加固的最优加固宽度和深度。刘溢等8选取不同的加固土体参数，分析了被动区加固对超大深基坑变形的影响，结果表明深搅加固对基坑变形控制效果显著。

3工程实例
以南京某下穿通道工程为例，其周边环境复杂，基坑影响范围内高层建筑较为密集，对变形控制要求严格。隧道基坑标准段宽27.7~33.0m,泵房位置基坑宽34.2m,标准段最大开挖深度约8.7m(局部约11.0m)。场区上、中部主要由淤泥质粉质黏土为主，下部以砂性土为主。为控制泵房及标准段基坑变形，坑底设置直径1000mm,长度为20m的钻孔灌注桩为工程桩，每断面设置6根，桩间距为5m。为对比分析坑底有无工程桩对坑底隆起的影响，本文选取泵房位置某一断面与未设置工程桩处某一断面，每断面分别布置5个坑底隆起监测点，对其监测数据进行比较。基坑开挖结束时，选取断面坑底隆起曲线如图7所示（取坑底中心为坐标原点)。
由图7可以看出，坑底无工程桩时坑底中心处的隆起量最大，为28mm;坑底设置工程桩时坑底中心处的隆起量为15mm,减少近50%，这也印证了坑底设置工程桩能显著抑制坑底隆起。

4结语
1)坑底设置工程桩时，坑底任意一点的隆起量都小于在无桩时产生的隆起量，能显著减小基坑坑底隆起。实际工程中，满足工程安全的前提下合理选择桩数及桩长，可有效节约经济成本。
2)坑底被动区加固能显著抑制基坑坑底隆起。在一定范围内，随着加固宽度的增加，抑制效果更加明显。加固区加固强度不同时，对坑底隆起变形影响的差异并不显著。
3)地下连续墙插入深度的不同对于坑底隆起变形有一定的影响，但效果不明显。因此，在基坑的稳定性要求能够满足的情况下，单纯增加连续墙插入深度减小隆起变形是不经济的。
4)坑底软土层厚度对坑底隆起变形影响显著，应对坑底软土区域采取设置工程桩、被动区加固等控制措施，控制基坑变形，保证基坑安全。

（略）

投稿会员：巧克力布丁