南京某深基坑现场监测及有限元模拟研究.pdf

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1、四川建筑科学研究第40卷第1期l56SichuanBuildingScience2014年2月南京某深基坑现场监测及有限元模拟研究邾祝融，刘媛(1．华东管道设计研究院，江苏徐州221008；2．江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏扬州225000)摘要：根据南京某基坑工程的土体自身特性及深基坑开挖工程的特点，得出了该基坑的物理模型。针对该基坑的自身特性，进行了严格的现场监测，通过现场实测资料，分析该基坑开挖过程中对周围环境以及基坑自身变形性状的影响。同时，应用ANSYS软件，选取1／4模型，建立了该基坑有限元分析模型。进行了深基

2、坑支护结构的三维全过程数值模拟，详细分析了整个基坑在施工全过程中的受力及变形性状。并将计算结果与现场实测资料进行对比分析，计算结果与观测曲线变化趋势基本相符。关键词：基坑开挖；排桩；变形性状；现场监测；有限元模拟中图分类号：TU463文献标志码：B文章编号：1008—1933(2014)01—156—04开挖范围约为90ITI×60m。基坑东侧与军人俱乐0引言部的6层砖混结构建筑物相距15．01TI左右，南与军在城市基坑开挖与支护工程中，由于建筑物、地人俱乐部的5层砖混结构建筑物最近处相距12．0下管线等常紧邻基坑，为确保居民住宅

3、、地下管线及m左右，与书库问距仅4m左右，北侧与银河大厦相周边交通干线的安全，因而，对基坑土体开挖和支护距约20．0nl，西侧与辅佐路仅距3．0ITI。由工勘报方案提出了更为严格的要求⋯。排桩内支撑支护告可得，该基坑岩土体可分为5个工程地质层和11结构由于其刚度较大、施工工艺成熟、质量可靠、造个亚层。其中②．2层淤泥质粉质粘土为软弱土层，价较地下连续墙低，使用较为普遍。目前，很多学者具有很强的流变性，工程性质很差。因此，该基坑采对排桩内支撑结构的作用机理进行了大量研究。胡用刚度大、变形小的钻孔灌注桩加3层钢筋混凝土敏云根据深基坑桩

4、排式支护中护壁桩的受力变内支撑作为支护结构。基坑位置如图1所示。形特点，分析了被支护土体中的成拱作用，给出了用主应力拱应力分析计算土压力的基本原理。吴铭炳分析总结了排桩支护结构实际受力变形特征，提出了控制排桩位移措施。高印立根据圈梁对排桩的约束及变形协调，给出一种排桩与圈梁协同作用下考虑开挖过程的挠曲方程法。赖冠宙考虑圈梁、腰梁、排桩、支撑和地基的空间协同作用，明确了土压力及地基等效刚度的计算方法。本文对南京某基坑支护进行了现场监测数据分析，然后运用ANSYS软件进行了基坑动态施工模拟，为该基坑支护方案设计和施工的合理性提供了依据

5、。图1基坑位置1工程实测数据分析1．2测点布置1．1工程简介本基坑挖深很大，且基坑开挖范围内土质较差，某基坑设有3层地下室，开挖深度为一15．7m，为保证基坑以及外围建筑的安全，必须对基坑的变形及外围环境进行严格的监控。测试内容主要为围收稿日期：2012-06-08护结构观测、周围环境观测以及混凝土支撑应力监作者简介：邾祝融(1985一)，女，江苏南京人，工程师，硕士，主要从i贝4。围护结构观测是沿围护结构桩顶位移每15—事深基坑支护方面研究。E—mail：39927850@qq．Corn20m左右布置一组观测点，共35个点；土体

6、深层侧邾祝融，等：南京某深基坑现场监测及有限元模拟研究l57位移是布置15点，距支护结构外侧约1．5～2．0m；周围环境观测在东、南侧建筑物以及围墙上布置91个沉降观测点，测点间距约为15～20m；混凝土支撑应力监测中LD1～18为第一道支撑的应力计；LD19～36为第二道支撑的应力计；LD37—54为第三道支撑的应力计。具体测点布置如图2所示。图4TX5点测斜位于第一道支撑(一1．75m)和第二道支撑(一8．05m)之间。由于基坑每层土体厚度的不均匀性，使得测斜点问的最大土体位移相差较大，约82有限元模型选取及计算参数确定2．1

7、计算模型图2测点布置由基坑平面图可知，该基坑形状复杂且不规则。为了简化计算，将基坑平面作如下变换，如图5所1．3实测数据示。该基坑监测项目较多，本文主要从支护结构的一t／l／t／＼／＼／＼／＼位移方面来分析。／1)圈梁水平位移／＼图3为各圈梁位移测点的位移图之一。＼Zf＼f＼＼f＼／～／＼／＼／＼f图5基坑模型平面由于对称性，可只取1／4模型进行模拟，计算模型的尺寸取50m×30m。该基坑支护型式为排桩图3测点s6—1O的位移加内支撑的支护结构，设三道支撑(第一道撑：一1．75m；第二道撑：一8．05m；第三道撑：一12．25由图

8、3可知，圈梁位移随时间增大而增大，但是m)，其开挖深度为15．7m。设有5个工程地质层，可测点的增加幅度有所不同。有个~J,JN点的最大位11个亚层。为简化计算，分为6个土层，第6层为移能达到一35mm，如测点9、10。然而有半数的测岩层，假设每层