深圳某商業(yè)中心深基坑支護(hù)方案優(yōu)選及模擬分析

■邱健

（深圳市巖土綜合勘察設(shè)計(jì)有限公司廣東深圳518172）

深圳某商業(yè)中心深基坑支護(hù)方案優(yōu)選及模擬分析

■邱健

（深圳市巖土綜合勘察設(shè)計(jì)有限公司廣東深圳518172）

本文在收集分析前人研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合自己所學(xué)知識，采用理正深基坑軟件進(jìn)行驗(yàn)算，選用邁達(dá)斯有限元軟件，建立基坑支護(hù)和開挖工程的有限元模型，對深圳某商業(yè)中心改造項(xiàng)目基坑工程支護(hù)方案進(jìn)行優(yōu)選，以及基坑開挖位移及應(yīng)力的變化模擬分析。

深基坑支護(hù) 方案優(yōu)選 模擬分析

1 工程概況

1.1 工程位置

擬建項(xiàng)目場地位于深圳市龍華新區(qū)，項(xiàng)目規(guī)劃共分為三個地塊，由西至東依次為1#地塊、2#地塊及3#地塊。本次基坑支護(hù)設(shè)計(jì)為2#地塊，該地塊位于市政道路交叉口西南側(cè)。本基坑大致呈長方形，南北長約150m，東西寬約100m；設(shè)三層地下室綜合確定本次基坑開挖深度13.70m，基坑開挖周長約489.8m，開挖面積約14868.3m2。依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）結(jié)合周邊建筑物環(huán)境，基坑設(shè)計(jì)時安全等級定為二級。

1.2 場地工程地質(zhì)條件

擬建場地原始地貌單元為殘丘臺地和沖洪積階地，后經(jīng)推填土平整，勘察時地面尚不平坦，稍有起伏，據(jù)鉆探揭露，場地地質(zhì)條件相對穩(wěn)定。場地內(nèi)地層按成因可分為：人工填土層、第四系沖洪積層、第四系殘積層和侏羅系中統(tǒng)沉積巖。

根據(jù)勘查及水質(zhì)分析，測得鉆孔中地下水穩(wěn)定水位埋深0.50～2.00m，場地內(nèi)地下水對砼結(jié)構(gòu)在強(qiáng)透水層—粗砂中具弱腐蝕性。

2 基坑支護(hù)方案優(yōu)選

基坑支護(hù)方案的選擇是一個模糊復(fù)雜的過程。在基坑方案優(yōu)選專家打分過程中，影響方案選擇的因素有很多，必須要依據(jù)實(shí)際的基坑條件進(jìn)行評判，因此，將這些因素稱為層次分析法選擇基坑方案的的評判指標(biāo)。在這些所考慮因素的基礎(chǔ)之上作出的專家經(jīng)驗(yàn)，才準(zhǔn)確可靠。歸納起來，基坑工程要考慮的因素包括：基坑的幾何尺寸、工程地質(zhì)、水文特征、基坑周邊的環(huán)境、基坑開挖方案、降排水方案、支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、基坑的受力特征、規(guī)范要求及業(yè)主對設(shè)計(jì)的要求。

2.1 層次分析法原理

層次分析法作為一種決策過程，充分利用了人的經(jīng)驗(yàn)和判斷，采取相對標(biāo)度形式，能夠統(tǒng)一有形與無形，對可定量與不可定量的因素進(jìn)行測度。將一個復(fù)雜無結(jié)構(gòu)的決策問題所包含的的各種因素進(jìn)行劃分，把具有相同屬性的因素編為一組，形成一個遞階層次結(jié)構(gòu)，利用層次分析法中規(guī)定的比例標(biāo)度對同一層次有關(guān)因素的相對重要性進(jìn)行比較，按遞階層次從上到下的順序?qū)y度進(jìn)行合成，以得到各個方案相對于決策目標(biāo)的測度，即方案的組合(總)排序權(quán)值。

應(yīng)用層次分析法建立準(zhǔn)則層(B)一級指標(biāo)4個、指標(biāo)層(C)二級指標(biāo)12個、方案層P1土釘墻支護(hù)、P2樁錨聯(lián)合支護(hù)以及P3復(fù)合土釘墻支護(hù)。

2.2 基坑支護(hù)方案優(yōu)選判定

層次總排序就是基于層次單排序的結(jié)果計(jì)算方案層中的各投標(biāo)方案相對目標(biāo)層的相對權(quán)重，自下而上，逐層合成，最終確定三個方案的優(yōu)劣排序。這一過程是從最高層次到最低層次逐層進(jìn)行的，經(jīng)計(jì)算，得到各層次中的因素相對上一層次某個因素的判斷矩陣和相對權(quán)重值，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，層次總排序結(jié)果表明，三個方案的總權(quán)重排序?yàn)椋篜2>P3>P1，所以最佳基坑支護(hù)方案是方案P2。

由以上計(jì)算結(jié)果可以得到結(jié)論：按三個方案總權(quán)重排序，最優(yōu)方案為P2樁錨支護(hù)形式。

3 基坑支護(hù)方案的驗(yàn)算及模擬分析

3.1 基坑支護(hù)方案的驗(yàn)算

通過理正軟件計(jì)算地表沉降量：三角形法最大沉降量為40mm，指數(shù)法最大沉降量為59mm，拋物線法最大沉降量為31mm，最大值均在允許值90mm范圍內(nèi)。

基底邊緣最大壓力設(shè)計(jì)驗(yàn)算值，147.4(kPa)<1.2×140.0；抗滑安全系數(shù)，1.358>1.300；抗傾覆安全系數(shù)，17.487>1.600。

驗(yàn)證結(jié)果表明：樁錨支護(hù)整體穩(wěn)定性、抗傾覆、抗隆起、抗管涌等各項(xiàng)參數(shù)；均滿足規(guī)范要求，總體設(shè)計(jì)方案技術(shù)可行、合理經(jīng)濟(jì)，方案優(yōu)選結(jié)果合理。

3.2 基坑支護(hù)方案的模擬分析

基坑開挖深度13.70m，分四次開挖至坑底。采用邁達(dá)斯對Ⅰ段樁錨支護(hù)進(jìn)行二維模擬分析圖如下：

圖1 開挖至坑底位移

圖2 開挖至坑底錨桿二維單元應(yīng)力

通過對以上模擬結(jié)果分析可以得到：

①圖1可知，基坑開挖至坑底，基坑外側(cè)的土體影響范圍在14.58m左右，略大于理正計(jì)算的13m；樁錨支護(hù)段土體發(fā)生水平位移最大值25.89mm，略大于理正計(jì)算的25.30mm，監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)水平位移在6.8～27.3mm之間，符合規(guī)范[90]要求的30～35mm；

②圖2可知，由于兩排錨桿的拉力存在，使得樁體受力的最大值位置在樁體的中下部，樁體及周圍土體的應(yīng)力變化是合理的，最大應(yīng)力數(shù)值為268.52kN，與理正計(jì)算的296.40kN趨于吻合；預(yù)應(yīng)力錨桿所施加預(yù)應(yīng)力大小為200kN，其軸力在錨桿的自由段恒定，在錨固段靠近自由段處出現(xiàn)軸力最大值，隨后沿錨桿長度減小，最大值為221.15kN，在理正計(jì)算最小值296.40kN范圍之內(nèi)。

綜上所述，邁達(dá)斯軟件數(shù)值模擬與理正驗(yàn)算結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了優(yōu)選出的支護(hù)方案的合理性。進(jìn)一步佐證了層次此分析法在深基坑支護(hù)方案優(yōu)選中的科學(xué)、可行性。

4 結(jié)論

本文應(yīng)用層次分析法進(jìn)行深圳某深基坑支護(hù)方案優(yōu)選，并采用理正深基坑軟件進(jìn)行驗(yàn)算，運(yùn)用邁達(dá)斯軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)算與模擬結(jié)果顯示優(yōu)選方案能夠滿足規(guī)范要求。后期深基坑支護(hù)施工監(jiān)測結(jié)果與邁達(dá)斯軟件數(shù)值模擬和理正驗(yàn)算結(jié)果基本一致，從而為層次分析法、深基坑驗(yàn)算軟件以及數(shù)值模擬軟件相結(jié)合的方法在深基坑方案優(yōu)選工提供了成功的實(shí)例。

[1]劉章軍，雷進(jìn)生.地鐵深基坑支護(hù)方案優(yōu)選的模糊概率方法 [J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，4(6).

P621[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-478-1