基坑偏載對基坑安全及圍護結構受力影響

1、摘要：地鐵基坑受城市環(huán)境的影響，其周邊控制條件往往比較復雜，很多地鐵基坑距離建筑物較近，單邊建筑物的附加不對稱荷載對地鐵基坑產生偏載影響，由此會對基坑安全及圍護結構受力產生影響。通過具體的工程實例，研究分析偏載對基坑安全及圍護結構受力影響。關鍵詞：基坑偏載；基坑安全；支護結構受力1引言在實際工程中，地鐵車站的基坑往往采用明挖法進行施工，由于受城市環(huán)境的影響，地鐵基坑的周邊控制條件往往比較復雜，基坑周邊難免會由于車站站位的限制而存在不對稱的單邊建筑物，這就勢必會出現(xiàn)基坑偏載的現(xiàn)象。基坑由于受到不對稱荷載的作用，其圍護結構的受力特性以及基坑的安全性就需要專門進行研究，本文結合某地鐵車站，通過建立三

2、維有限元模型，從整體上分析由于不對稱荷載的作用，基坑圍護結構在受力上和基坑安全上的特點。2工程概述2.1車站概況本車站為西部某市4、5號線的換乘車站，T字換乘，4號線南北向設置，5號線東西向設置，車站西南象限為4、5號線聯(lián)絡線，4號線車站南端為“刀把段”?！暗栋讯巍蔽鱾扔袃蓷?層建筑物，最近處距離基坑5米。建筑物為5層條形基礎框架結構，基礎埋深約為2.5米。車站基坑采用排樁加內撐支護方式，基坑深度約為15.5米，排樁直徑為1米、樁間距為1.4米，嵌固深度為7米；內撐為直徑600毫米壁厚16米的鋼管支撐，支撐間距3米。2.2地質概況車站地層自上而下依次分別為：雜填土、素填土、新黃土、古土壤、粉質

3、粘土，各層巖土參數(shù)取值見下表：3計算模型本次計算采用理正深基坑6.01進行建模計算，建模范圍考慮偏載影響范圍，取車站南端30米范圍和“刀把段”建立三維有限元模型，對地鐵車站基坑開挖支護進行全過程的模擬，取控制工況進行分析研究，計算模型見圖一：4計算結果分析4.1圍護結構受力分析圍護樁受力分析對圍護樁分別考慮偏載側和無偏載側的受力狀態(tài)，通過對比分析，得出偏載對圍護樁受力的影響，通過計算對比分析圍護樁的樁身配筋差異。圍護樁受力情況如圖二、圖三。通過計算可以得出：在偏載的作用下，基坑兩側圍護樁的受力狀態(tài)明顯不同，偏載側的最大彎矩為1184.9KN·M，最大剪力為608KN；無偏載側的最大彎

4、矩為567.7KN·M，最大剪力為436KN。彎矩增大617.2KN·M，剪力增大172KN。偏載側需配縱向受力鋼筋10,066mm2，箍筋1,579mm2；無偏載側需配縱向受力鋼筋4,712mm2，箍筋1,579mm2。偏載對基坑圍護樁的受力影響較大，彎矩增大約108%，剪力增大約40%，圍護樁縱向受力鋼筋增大約5,354 mm2。內支撐受力分析內支撐主要考慮控制工況下第三道支撐的軸力，軸力圖如圖四、圖五：通過計算可以得出：控制工況下存在偏載處基坑第三道支撐的最大軸力為1,557KN，無偏載處基坑第三道支撐的最大軸力為1,106KN，偏載處基坑第三道支撐最大軸力增大551

5、KN，偏載對支撐軸力的影響較為顯著。4.2基坑安全分析基坑安全分析主要考慮基坑水平向位移和基坑安全系數(shù)，基坑水平向位移通過圍護樁的位移來確定，基坑安全系數(shù)由程序計算得出?；觾蓚葒o樁的位移圖如圖六、圖七。通過計算可以得出：偏載側樁頂最大位移為26.7mm，無偏載側樁頂最大位移為23.0mm，樁頂最大位移增大3.7mm，位移增大約16%，且從整體位移圖可以看出基坑整體有向無偏載側移動的趨勢。雖然樁頂位移增大值不大，但相對值還是較大的，偏載對基坑位移的影響還是較顯著的。通過計算可以得出：偏載側基坑的安全系數(shù)為1.31，無偏載側基坑安全系數(shù)為1.41，偏載對基坑的整體安全性影響較為顯著。因此在基坑施工的過程中必須加強對基坑的監(jiān)測，同時加強偏載側的圍護結構，確?；邮┕ぐ踩?。5結論與建議5.1結論（1）在偏載的作用下，基坑圍護樁的彎矩增大約108%，剪力增大約40%，圍護樁縱向受力鋼筋增大約5354mm2。偏載處基坑第三道支撐最大軸力增大551KN。偏載對圍護結構受力影響較大，偏載側圍護結構需進行專門研究設計。（2）偏載使基坑圍護樁頂位移增大約16%，且基坑整體有向無偏載側移動的趨勢。偏載段需增大圍護結構的整體剛度，以確?；拥陌踩?。（3）偏載使基坑的安全系數(shù)降低了0.10，對基坑安全性影響