深基坑多材料复合加固稳定性模拟分析

1、深基坑多材料复合加固稳定性模拟分析摘要： 深基坑开挖过程中坑壁大变形或坍塌是基坑 事故的主要形式，深基坑加固的稳定性是基坑质量的重要标 准，本文将讨论优化深基坑加固的设计方法，采用拉格朗日 差分原理对深基坑失稳的原因进行剖析。通过本文的研究给 深基坑加固的设计及研究提供参考。Abstract ： In the deep excavation ， the pit wall deformation or collapse is the main form of pit accident ， so the stability of deep foundation pit reinforcement

2、is an important criterion for the quality of foundation pit. This paper will discuss the optimization design method of deep foundation pit reinforcement ， and use Lagrange differential principle to analyze the reasons causing stability loss of deep foundation pit ， so as to provide reference to the

3、research and design for deep foundation pit reinforcement.关键词： 深基坑；稳定性；失稳Key words： deep foundation pit ； stability ；instability 中图分类号： TV551.4 文献标识码： A 文章编号： 1006-4311（2017）16-0133-040 引言在现代建筑发展过程中，城市建设基坑开挖对周围建筑 物和环境造成相应影响，基坑加固技术越来越体现出其重要 价值，国外基坑发展始源于 20 世纪 30 年代初期，由太沙基 和皮克两位杰出科学家进行研究，到 20 世纪 60 年代

4、时期， 在国外的基坑开挖中才有了基坑监测。 至 20世纪 70 年代起， 国外开始大规模使用现代先进机器对基坑加固结构进行检 测，基坑工程加固技术逐渐走向完善。 90 年代到 21 世纪是 国外基坑蓬勃发展的时期，基坑加固技术已经走向复杂化多 元化，在实际工程运用之中新的加固方法不断得到实践运用。 国内外常用的基坑加固结构形式： 放坡式； 深层水泥搅拌桩； 土钉支护；钢筋混凝土灌注桩；岩土锚杆；本文通过理论分 析提出左岸放坡式开挖采用土钉加固，右岸竖直开挖采用排 桩锚索加固，整个基坑运用复合开挖和加固设计理念，采用 FLAC3D软件数值模拟对复合开挖和加固设计理念进行论证 分析。1 基坑设计方

5、案 本文根据实际工程项目进行基坑的加固优化设计，通过 多方面的比较决定采用多材料复合加固的方式进行加固，如 图 1 所示。1.1 IJ 段深度6.5m，此段为基坑右岸竖直基坑壁，因为基坑右岸 为原有建筑区，为了保护现有建筑物不受到破坏，右岸采取竖直开挖和排桩锚索加固的设计方法。排桩锚索加固的排桩 长12m，排桩直径600mm，排桩间距1.2m，排桩底部打到 岩层固结，排桩之间采用钢网高压旋喷固结加固。锚索设计 为与排桩顶端固结，入射角度150，锚索总长为20m,其中锚固段长度高达14m。将采用FLAC3D软件进行数值模拟分 析，验证此设计方法是否符合设计规范要求。1.2 AH 段深度6.5m，

6、此段为基坑左岸，因为基坑左岸无大规模建 筑物，设计采用放坡台阶式开挖，每阶长度0.5m，竖直开挖1m，形成均匀放坡台阶式基坑壁，因此基坑壁采用土钉加固方法。土钉设计尺寸为直径 150mm，长度6m，设计为左岸 基坑壁用三道土钉进行加固，第一道土钉距离坡顶2m，其余两道土钉依次间隔 2m 进行加固，入射角度 150，土钉之 间距离平均为1.5m，土钉之间基坑壁依然采用钢丝网旋喷加 固，加固处理后理论计算得出边坡最小安全系数 1.42，满足 设计规范要求。1.3 设计中为方便基坑加固施工，基坑分为 3步开挖 开挖深度1m，第一次开挖后左右岸不进行任何加固 措施； 开挖 4.5m 深，第二次开挖后左

7、岸进行土钉钢网旋喷 加固，右岸进行排桩钢网旋喷加固； 开挖 6.5m 深，第三次开挖后左岸进行土钉钢网密集加固，右岸进行排桩锚索整体固结和钢网旋喷加固。2 数值模拟分析本实例采用FLAC3D软件选取长100m，宽1m，高20m 的断面进行数值模拟分析，用多材料 ?秃霞庸痰姆椒 ?检测基 坑的抗滑稳定性，根据地质勘探报告将地基划分为 4 层（见 表 1），设计了锚索和土钉的各种参数（见表 2，表 3）。深基坑加固稳定性分析主要考虑两个方面：第一，深基 坑坑壁的位移沉降分析；第二，深基坑加固结构的变形稳定 性问题。经加固之后基坑沉降如图所示：据模拟图片，基坑右侧排桩锚索加固后位移非常小，仅 仅是

8、10.5mm 的变形，左侧基坑壁因为是放坡开挖，最高处 位移最大为34.5mm ,平均基坑位移只有 27.9mm ,满足设计 规范要求，也以实际开挖的平均位移32mm，基本吻合。加固结构的受力情况如图所示： 排桩结构承受主要荷载为主动土压力、被动土压力和 预应力锚索施加的力，这三个力的作用使排桩产生轴向压力。 最大轴压力值为6.073e5MPa，完全处于排桩最大受力范围。 预应力锚索主要承受排桩顶部和内部土体造成的最大拉 应力，最大拉应力值为 5.922MPa，满足规范设计要求。模型中嵌入三排土钉，放坡开挖中第二次开挖开始加 固，主要受到土体滑移产生的拉应力，土钉承受最大拉应力 为64.85M

9、Pa，完全满足设计规范的要求。3 结论及修改意见本基坑加固后产生的位移主要位于左侧基坑顶部与 实际情况相符； 本基坑左侧加固结果显示只有第一排土钉受力情况 明显，第二和第三排土钉基本不受力，根据实际情况提出撤 销第三排土钉的意见，保留第一和第二排土钉即可满足设计 要求； 本基坑右侧支护排桩底部受力较大，修改意见为在底 部排桩间距2m改为1.5m，提高排桩的密集程度；经修改后 完全满足设计规范的要求； 本次采用FLAC3D软件对基坑加固结构稳定性进行数值模拟，计算结果和修改后意见在实际工程运用中取得较大 成功，说明本次多材料复合加固设计方法是合理的。参考文献：1 王广国，杜明芳，侯学渊深基坑的大

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