悬臂桩支护结构在某基坑支护工程中的应用

袁福昌，陈光海

(南昌大学共青学院，江西 九江　332020)



悬臂桩支护结构在某基坑支护工程中的应用

袁福昌，陈光海

(南昌大学共青学院，江西 九江332020)

摘要：悬臂桩支护结构作为基坑支护工程是一个常用的支护形式，在南昌地区也有着较为广泛的应用。本文以南昌地区实际工程为依托，应用MIDAS GTS4.0软件对实际工程进行建模分析，并将Midas GTS4.0有限元计算结果与实际监测数据进行对比分析，从而得到一些有价值的结论，为今后类似工程提供一定的参考。

关键词：悬臂桩；基坑支护；有限元

1工程地质条件

1.1工程概况

本工程场地位于南昌市某开发区，场地相对平坦，该工程为一幢23F的商务会所及数幢4F的商业楼，有1层地下室，总建筑面积62 375 m2，其中地下室部分建筑面积13 023 m2，大部分开挖深度为6.2 m。基坑按照安全等级可分为二级。

1.2地层岩性

(1)杂填土：杂色，松散状态,稍湿～饱和，高压缩性，主要由建筑垃圾及局部少量粘性土组成，全场地均有分布，层厚0.6～2.2 m。

(2)粉质粘土：黄色，稍湿，呈可塑～坚硬塑状态，中等压缩性，无摇振反应，稍有光滑，干强度、韧性均为中等。全场地均有分布，层厚3.2～6.3 m，层顶埋深为0.6～2.2 m，层顶标高16.63～18.27 m。

(3)中砂：黄色，稍湿～湿，呈稍密状态,局部含粘性土，局部夹少量细砂，层厚0.0～1.7 m，层顶埋深为3.0～6.0 m，层顶标高33.40～38.22 m。

(4)粗砂：黄色，饱和，中密状态，局部含少量砾砂，全场均有分布，层厚2.4～3.8 m，层顶埋深7.3～9.0 m，层顶标高9.84～11.53 m。

(5)砾砂：黄色，饱和，稍密～中密状态，主要成份为石英砂岩、石英，级配一般，磨圆度较好，呈亚圆形，局部含少量砾砂，全场均有分布，未钻穿，揭露最大厚度5.7～10.4 m，层顶埋深10.8～11.9 m，层顶标高-3.65～-1.365 m。

(6)强风化泥质粉砂岩：棕红色，裂隙发育，岩芯完整性差，岩芯多呈碎块状，短柱状，强度低，岩性较软层厚1.8～3.2 m，层顶埋深20.20～22.0 m，层顶标高-3.65～-1.36 m。

1.3水文地质条件

勘察期间地表下10.3～10.8 m间砂层中可见地下潜水。由赣江侧向补给。并受赣江水位影响，随季节变化而涨落。地下静止水位一般稳定在地表下10.3～10.8 m左右。

2基坑支护设计

2.1设计方案

拟开挖的基坑深度较深，为6.2 m，基坑周边紧邻道路，考虑到本基坑安全性，参照建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)及建设部2009年5月13号建质[2009]87号文件要求，本工程必须采用安全的支护措施。

基坑北侧如采用土钉墙需采用较大的坡率，由于地下室边线距离用地红线较近，仅为2.0 m，放坡空间较小，不宜大放坡，但小坡率土钉墙安全性不能得到可靠保证挖深度较深，故基坑北侧不宜采用土钉墙方案。经分析计算，从经济及施工难度角度考虑，结合临近建筑物及多年设计和施工经验，采用人工挖孔悬臂桩的形式解决本基坑边坡安全。

2.2悬臂桩支护结构有限元计算分析

(1)计算模型和网格划分

运用有限元软件MIDAS GTS4.0对基坑进行建模，为确保计算的准确性及效率性，根据经验：基坑开挖影响深度一般为基坑开挖深度的2～4倍，影响宽度一般为开挖深度的3～4倍；通过参考其他工程类似模型及多次的预建模，模型尺寸定为28×25.75。在模型网格划分方面，基坑划分尺寸为0.5 m，悬臂式排桩采用梁单元来模拟，直径为900 mm，桩长9.75 m，材料选用C30混凝土；其计算模型如下图1所示。

图1　基坑网格划分图

(2)计算参数的选取

根据勘察报告，基坑开挖影响范围内土层参数如表1所示。

表1　基坑支护设计参数表

3计算结果及分析

运用有限元软件MIDAS GTS4.0计算其最终水平位移及沉降结果如图2和图3所示。将图2与图3计算结果整理，且将MIDAS GTS软件计算结果与实际监测结果进行对比，如表2所示。

表2　结果对比表

图2　基坑水平位移图

图3　基坑竖向位移图

观察表2我们可以发现实际监测值略大于MIDAS GTS模拟计算值，其原因主要是在MIDAS GTS模拟计算时为考虑地下水，同时，在实际施工过程中会遇到下雨等情况，进而实际位移值会偏大点。从表2中可以发现其计算结果相差不大，且都满足规范要求。因此，以上结果论证了本模型的适用性及合理性，也为今后类似工程的设计施工提供一定的参考。

4结论

(1)该基坑采用悬臂桩支护结构来确保基坑的安全，并通过MIDAS GTS进行计算分析，从而论证的该支护方案的可行性，对类似基坑工程具有借鉴意义。

(2)MIDAS GTS模拟计算的结果与实际监测数据相吻合，论证了本模型的合理性及适用性，为今后类似的工程的设计施工计算提供一定的参考。

参考文献：

[1]王庆华. 长春市粘性土建筑基坑悬臂桩支护设计计算方法探讨[J].世界地质，2001，20(2)：188-198.

[2]董捷. 悬臂桩三维土拱效应及嵌固段地基反力研究[D].重庆大学博士学位论文,2009.

[3]黄运飞. 深基坑工程实用技术[M].北京:兵器工业出版社,1996.

收稿日期：2015-06-16

作者简介：袁福昌(1989-)，男，硕士研究生，从事岩土工程教学与研究。

中图分类号：U417

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)06-0024-01