基坑支护结构计算方法探讨

基坑支护结构计算方法探讨
摘要：在基坑支护结构设计中如何采用合理的计算方法，对设计数据如何选用，不仅影响到基坑结构和施工的安全，也对工程造价有很大的影响。

为此通过对不同的计算方法及后期施工过程中监测数据的比较，找出其中的内在关系，为工程人员在类似工程设计、施工中提供参考。

关键词:基坑支护；计算方法；施工监测；软土地区；设计
Calculation Investigation of retaining and protection for excavation
Guo Jiao 1,Xu Hao2
(Huang gang Normal College, Huanggang Hubei 438000,China;
China railway tunnel survey & design institute co., LTD,Tianjing 300133,China)
Abstract: In the progress of structural design of retaining and protection for excavation, it is not only affects the structure and safety of the excavations, but also has a great impact on the project cost to adopt reasonable parameters. For this reason, this article compared different methods of calculation, monitored data when construction, identifying the internal relationship between them, to provide reference for similar engineering design and construction.
Key words: Retaining and protection for excavation; Calculation method; Construction monitor; Soft soil zone, Design
1工程实例概况
本工程为宁波市轨道交通2号线一地下车站工程，该工程主体结构为地下两层单柱双跨箱型结构；基坑深约17.6m，宽约18.8m，长约200m（基坑为呈狭长型深基坑）；该工程采用地下连续墙作为其支护结构，连续墙厚度为800mm，基坑共采用五道支撑，其中第一道为混凝土支撑（700×800mm），其余的均为钢支撑(直径609mm，壁厚16mm的钢支撑)。

本工程所在场区地层依此为填土、淤泥质粘土、粘土、淤泥质粉质粘土、粉土夹粉砂（承压含水层）、粉质粘土、粘土、粉土、粉砂粉土等。

其中基坑开挖范围主要为饱和软弱土，基底位于粉土夹粉砂层，地连墙墙趾位于粉土层。

基坑采用明挖顺做法施工。

2支撑预加力施加对支护结构计算的影响分析
2.1采用启明星软件进行分析
基坑支护结构内力计算沿基坑纵向取单位长度，按竖向弹性地基梁计算，地层对支护结构的抗力作用采用一系列考虑“时空效应”的等效弹簧模拟，按基坑开挖施工过程进行内力计算。

支护结构开挖阶段计算时计入结构的先期位移值以及支撑的变形，按“先变形，后支撑”的原则进行结构分析。

采用同济启明星软件FRWS V4.0对该基坑典型断面进行分析计算，计算结果如下：
图1未施加预加力支护结构内力包络图
图2施加70%预加力支护结构内力包络图
经过计算分析，汇总结果见下表：
表1 启明星计算（无预加力）
表2 启明星计算（施加70%预加力）
2.2采用理正深基坑软件进行分析
经过计算分析，汇总结果见下表：
表3 理正深基坑计算（未施加预加力）
表4 理正深基坑计算（施加70%预加力）
3基坑开挖过程中监测数据统计
开挖过程中通过预埋测斜管对支护结构测斜进行不间断监测，现将监测数据进行整理，整理后的数据见下表：
表5 基坑开挖过程中监测数据统计
4根据实测数据反分析计算
根据基坑开挖过程中对支护结构的监测数据，对支护结构进行反分析，从而得到支护结构内力及位移，反算结果如下：
图3 CX1数据反算结果
表6CX1数据反分析计算结果
图4 CX2数据反算结果
表7CX2数据反分析计算结果
图5 CX3数据反算结果
表8CX3数据反分析计算结果
5理论计算与监测结果比较
1）围护结构水平位移：启明星计算略大于理正深基坑；支撑轴力：理正深基坑计算略大于启明星；围护结构内力：理正深基坑计算略大于启明星。

2）围护结构水平位移：监测数据＞理论计算值（未施加预应力）＞理论计算值（施加预应力）。

3）支撑轴力：理论计算值（施加预应力）＞理论计算值（未施加预应力）＞实际监测数据。

4）围护结构内力：监测数据反分析结果＞理论计算值（未施加预应力）＞理论计算值（施加预应力）。

5）当基坑变形量越大时，反分析计算结果显示，围护结构内力越大。

6结论与讨论
1）从理论计算结果来看，启明星和理正深基坑计算值总体上差别不大，设计中可以相互复核计算。

2）从基坑开挖监测结果来看，基坑的变形量与施工质量和组织方面有很大的联系。

总体上来讲，基坑实际变形量要大于甚至远大于理论计算值。

3）通过反分析计算，在围护结构设计时，应适当加强对结构正弯矩配筋。

4）支护结构的受力情况不仅与工程基坑深度、场区地质条件、地下水情况有关，也与施工工序安排、现场管理等有关。

如何才能让设计更好的为工程服务，使工程效益最优化，有待于进一步探索研究。

参考文献
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[2] 何松洋.城市地铁深基坑施工变形控制技术[J].隧道建设,2011,31(2).
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[5]中国土木工程学会土力学及岩土工程分会，深基坑支护技术指南[J].北京：中国建筑工业出版社，2012.。