基于ANSYS 模型邊坡土釘墻穩定性受力分析研究

梁瀟文 張福龍

（陜西鐵路工程職業技術學院，陜西 渭南 741000）

ANSYS 作為一款常用的模擬分析計算軟件，在目前一直都廣泛的應用于計算和分析復雜問題的研究，尤其在土釘墻的穩定性及安全性的計算分析中，更加的普遍，因此采用ANSYS 計算軟件進行分析土釘墻的受力及變形并與實際的監測結果進行比較，并將比較結果用于指導基坑開挖及預警是十分合理的。

1 工程案例

1） 工程地質概況，廣州華暉廣場為多邊形廣場，地面以上為12 層，地下為3 層，基坑的開挖的平均深度為13m，局部達到14.5m。基坑周邊有教師宿舍、居民樓、辦公樓、醫院等建筑物，而且發布比較密集，地下管線包括雨水管、供水管、通訊管道及下水道等等。該廣場位于背斜北翼的殘丘地帶上，主要分布的土層包括雜填土、沖積層、粉砂巖層、礫巖等。根據勘察報告提供的資料了解到地下水位常年在0.5-0.7m。

2） 基坑支護根據，根據該廣場的周邊環境、建筑物分布、工程地址情況及地下水的分布，設計采用土釘墻作為該廣場基坑的主要維護機結構，其中一個典型的斷面如下圖所示：

設計采用11 排土釘，橫向及縱向間距均為1.2m，土釘為鋼管注漿土釘，在管壁上按照梅花狀鉆開12mm 左右的溢漿孔，一端制作成錐形，方便土釘施工，同時在開挖的邊坡面上掛鋼筋并噴射混凝土，形成混凝土面層，其中鋼筋網使用的鋼筋為Φ8@200×200，并用2Φ16 的螺紋鋼筋作為加強焊接鋼筋進行連接縱、橫向的土釘。面層厚度一般控制在150mm 左右，噴射混凝土的強度等級一般控制在不小于C15。

2 支護施工

1） 開挖，邊坡開挖土方時采用挖掘機及人工相結合的方式進行開挖，先采用挖掘機進行大面積開挖，當開挖到距離設計坡面大概0.5m 的距離時，采用人工開挖，并整平坡面，每次開挖的厚度為1.8m 左右，水平開挖的寬度一般控制在10m 左右，同時在開挖的過程中，盡量保證開挖的尺寸精確，同事保證開挖面的粗糙程度滿足施工要求，以提高噴射混凝土的粘結強度。2） 噴射混凝土，邊坡修整完成后，必須立刻噴射厚度為50mm 的混凝土面層，使暴露在空氣中的土體盡快封閉。3） 土釘成孔，按照設計文件的規定，在邊坡上成孔，成孔的直徑一般為10cm 左右，縱橫向間距均為1.2m，土釘的傾角控制在7°左右。4） 土釘注漿，土釘注漿采用重力注漿法，剛開始注漿時，注漿的導管伸到土釘孔的底部，并采用高速低壓從孔底逐漸注漿，當水泥漿液溢出空口后，在孔口采用低速高壓進行灌注水泥砂漿，注漿的壓力一般控制在0.6-0.7MPa 左右為宜，同時可以在水泥砂漿中摻入適量的減水劑以及早強劑，保證水泥砂漿可以盡快凝固，并且為了防止水泥砂漿凝固導致的收縮，在配料中同時在摻入一定量的膨脹劑。5） 掛鋼筋網，在面層掛鋼筋網的時候，選用φ8@200×200 的鋼筋網，另外在與土釘鋼筋連接時，采用2φ16 的縱橫向加強鋼筋進行連接。6） 噴射混凝土，噴射混凝土的時候一般需要分層進行噴射，如果混凝土面層的厚度小于等于10cm，應分2 層分別進行噴射混凝土，如果混凝土面層的厚度大于10cm，應分2 層鋪設鋼筋網片，同時在1/3 處、2/3 處噴射混凝土。

3 土釘墻邊坡穩定性監測分析

在土釘墻施工時，必須每隔2 小時對邊坡的水平變形還有垂直變形進行監測，如果監測的位移值超過預警值，必須疏散工作人員，并采取相關的措施進行圍護，保證邊坡不會因為變形過大而導致坍塌。

在設置監測點的時候，選擇設置在土質比較軟的地點，同時使用經緯儀和水準儀進行監測土釘墻邊坡的水平及垂直位移，根據監測數據分析，基本都滿足變形要求。

4 結語

通過ANSYS 計算軟件進行土釘墻邊坡模型的建立，并進行模擬分析計算，得到相應的變形數據及應力變化云圖，同時結合實際測量的水平位移、垂直位移變形量，進行對比分析，可以提前預警邊坡可能出現的危險滑動面，并采取相關的應急措施，防止工程事故發生。