懸臂樁支護結構在某基坑支護工程中的應用

袁福昌，陳光海

(南昌大學共青學院，江西 九江　332020)

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懸臂樁支護結構在某基坑支護工程中的應用

袁福昌，陳光海

(南昌大學共青學院，江西 九江332020)

摘要：懸臂樁支護結構作為基坑支護工程是一個常用的支護形式，在南昌地區也有著較為廣泛的應用。本文以南昌地區實際工程為依托，應用MIDAS GTS4.0軟件對實際工程進行建模分析，并將Midas GTS4.0有限元計算結果與實際監測數據進行對比分析，從而得到一些有價值的結論，為今后類似工程提供一定的參考。

關鍵詞：懸臂樁；基坑支護；有限元

1工程地質條件

1.1工程概況

本工程場地位于南昌市某開發區，場地相對平坦，該工程為一幢23F的商務會所及數幢4F的商業樓，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。基坑按照安全等級可分為二級。

1.2地層巖性

(1)雜填土：雜色，松散狀態,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，全場地均有分布，層厚0.6～2.2 m。

(2)粉質粘土：黃色，稍濕，呈可塑～堅硬塑狀態，中等壓縮性，無搖振反應，稍有光滑，干強度、韌性均為中等。全場地均有分布，層厚3.2～6.3 m，層頂埋深為0.6～2.2 m，層頂標高16.63～18.27 m。

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

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

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

(6)強風化泥質粉砂巖：棕紅色，裂隙發育，巖芯完整性差，巖芯多呈碎塊狀，短柱狀，強度低，巖性較軟層厚1.8～3.2 m，層頂埋深20.20～22.0 m，層頂標高-3.65～-1.36 m。

1.3水文地質條件

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

2基坑支護設計

2.1設計方案

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，參照建筑基坑支護技術規程(JGJ120-99)及建設部2009年5月13號建質[2009]87號文件要求，本工程必須采用安全的支護措施。

基坑北側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，故基坑北側不宜采用土釘墻方案。經分析計算，從經濟及施工難度角度考慮，結合臨近建筑物及多年設計和施工經驗，采用人工挖孔懸臂樁的形式解決本基坑邊坡安全。

2.2懸臂樁支護結構有限元計算分析

(1)計算模型和網格劃分

運用有限元軟件MIDAS GTS4.0對基坑進行建模，為確保計算的準確性及效率性，根據經驗：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建模，模型尺寸定為28×25.75。在模型網格劃分方面，基坑劃分尺寸為0.5 m，懸臂式排樁采用梁單元來模擬，直徑為900 mm，樁長9.75 m，材料選用C30混凝土；其計算模型如下圖1所示。

圖1　基坑網格劃分圖

(2)計算參數的選取

根據勘察報告，基坑開挖影響范圍內土層參數如表1所示。

表1　基坑支護設計參數表

3計算結果及分析

運用有限元軟件MIDAS GTS4.0計算其最終水平位移及沉降結果如圖2和圖3所示。將圖2與圖3計算結果整理，且將MIDAS GTS軟件計算結果與實際監測結果進行對比，如表2所示。

表2　結果對比表

圖2　基坑水平位移圖

圖3　基坑豎向位移圖

觀察表2我們可以發現實際監測值略大于MIDAS GTS模擬計算值，其原因主要是在MIDAS GTS模擬計算時為考慮地下水，同時，在實際施工過程中會遇到下雨等情況，進而實際位移值會偏大點。從表2中可以發現其計算結果相差不大，且都滿足規范要求。因此，以上結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計施工提供一定的參考。

4結論

(1)該基坑采用懸臂樁支護結構來確保基坑的安全，并通過MIDAS GTS進行計算分析，從而論證的該支護方案的可行性，對類似基坑工程具有借鑒意義。

(2)MIDAS GTS模擬計算的結果與實際監測數據相吻合，論證了本模型的合理性及適用性，為今后類似的工程的設計施工計算提供一定的參考。

參考文獻：

[1]王慶華. 長春市粘性土建筑基坑懸臂樁支護設計計算方法探討[J].世界地質，2001，20(2)：188-198.

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

[3]黃運飛. 深基坑工程實用技術[M].北京:兵器工業出版社,1996.

收稿日期：2015-06-16

作者簡介：袁福昌(1989-)，男，碩士研究生，從事巖土工程教學與研究。

中圖分類號：U417

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)06-0024-01