成都地鐵天府廣場深基坑支護(hù)的數(shù)值模擬分析_工程管理

1、成都地鐵天府廣場深基坑支護(hù)的數(shù)值模擬分析運(yùn)用有限差分方法對天府廣場第一臺階噴錨支護(hù)進(jìn)行了數(shù)值模擬及分析討論。得到了地表沉降曲線及基坑位移矢量圖,分析了深基坑周邊地表及基坑支護(hù)變形分布規(guī)律,為基坑工程的設(shè)計和施工供應(yīng)指導(dǎo)及供應(yīng)優(yōu)化設(shè)計方案。1 工程概況成都地鐵天府廣場工程項目占地48000m2,基坑最深處埋深28m。該地下綜合體由4層結(jié)構(gòu)組成,1、2層為地下商業(yè)區(qū),3層為地鐵1號線站臺層和2號線站廳層,4層為地鐵2 號線站臺層。該基坑工程地處成都市商業(yè)、政治和文化的中心地帶,工程建設(shè)的成敗,影響巨大。其中以第一臺階噴錨支護(hù)工程量最大。工程設(shè)計的地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填筑土、沖積層;第四系上更

2、新沖積、冰水沉積層,中更新統(tǒng)沖積、冰水沉積層;白堊系上白堊統(tǒng)灌口組。地下水為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水,含水層總厚530m。地下水徑流條件良好,滲透系數(shù)K=1020m/d,主要補(bǔ)給源為大氣降水。2 數(shù)值模擬2.1 計算工況天府廣場深基坑工程第一臺階開挖深度為8.064m,土層力學(xué)參數(shù)見表1。采納噴錨網(wǎng)支護(hù),土釘共布置7排,縱橫間距1.2m,7個開挖階段,見圖1。土釘使用48鋼管并灌漿處理,然后掛鋼筋網(wǎng)與噴射混凝土。 CENTER/CENTER2.2 模型的建立本計算模型將深基坑簡化為二維平面應(yīng)變問題,采納拉格朗日有限差分程序。本構(gòu)模型選取能較好地描述土體在塑性破壞階段變形特性的抱負(fù)彈塑性本構(gòu)模

3、型Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則。圖2為計算模型網(wǎng)格劃分圖。計算域選取距基坑壁40m范圍,為基坑開挖深度的5倍;土層深20m范圍,為基坑開挖深度的2.5倍。土層分2600單元;土層開挖采納null單元;噴混凝土采納beam單元;土釘采納cable單元。忽視鋼筋網(wǎng)的作用以保證計算結(jié)果偏于平安。圖3圖4為第1及第7步開挖支護(hù)計算圖(其它各步與此類似,圖略) CENTER/CENTER CENTER/CENTER3 結(jié)果及分析3.1 地表沉降用于基坑穩(wěn)定性分析的傳統(tǒng)極限平衡分析方法,不能得到任何有關(guān)變形的信息。在深基坑開挖過程中,基坑四周地表沉降是不行避開的。當(dāng)基坑四周有建筑物或市政設(shè)施時, 掌握

4、基坑周邊地表沉降顯得尤為重要。數(shù)值模擬方法可以精確得到地表沉降數(shù)據(jù),圖5為天府廣場周邊基坑地表沉降分布曲線。 CENTER/CENTER基坑地表沉降沿坑壁水平方向呈曲線分布,距坑壁4m處沉降最大,沿遠(yuǎn)離坑壁方向漸漸減小,距離坑壁越遠(yuǎn)變化幅度越小,最終趨于定值。每開挖一步,在基坑頂面都有肯定的沉降增量,每步開挖形成的沉降分布曲線外形相像。第7步開挖支護(hù)完畢后,地表沉降最大值為6.1mm,小于0.1%基坑深度,滿意規(guī)范對一級基坑地表沉降的要求。3.2 基坑水平位移猜測并掌握地表沉降對周邊建筑物的平安使用和正常運(yùn)營很重要。同樣,猜測并掌握基坑支護(hù)的水平位移對工程本身的平安施工卻是至關(guān)重要的。由圖6和

5、圖7的位移矢量圖,可以看出基坑水平位移并不是象懸臂支護(hù)那樣消失在基坑頂部,而是發(fā)生在基坑開挖深度的中部,并隨著基坑向下開挖,最大水平位移的位置向下移動?；又ёo(hù)水平位移最大值為2.5c m,約為0.3%基坑深度,并小于3cm,能滿意基坑平安要求。4 結(jié)束語(1)在基坑開挖噴錨網(wǎng)支護(hù)過程中,周邊地表沉降值很小,并不比其他支護(hù)方法更大。(2)在基坑開挖噴錨網(wǎng)支護(hù)過程中,基坑水平位移相對較大,雖能夠保證平安要求,仍舊要引起重視,加強(qiáng)施工變形監(jiān)測。如發(fā)覺水平位移過大,及早實行加強(qiáng)措施,確保消退平安隱患。(3)單純以保證基坑穩(wěn)定的強(qiáng)度掌握設(shè)計方法已經(jīng)不能滿意生產(chǎn)實踐的需要。依據(jù)四周環(huán)境的愛護(hù)要求,以變形掌握的設(shè)計方法代替現(xiàn)有的強(qiáng)度掌握設(shè)計方法,將是基坑工程設(shè)計理論進(jìn)展的重要趨勢。基坑開挖數(shù)值計算分析可對基坑支護(hù)的受力、變形及破壞模式等力學(xué)行為進(jìn)行較全面的分析討論,可為基坑工