基坑施工過程模擬

1、基坑施工過程模擬 在常規(guī)的工程設(shè)計(jì)計(jì)算中，對于假設(shè)有 n 道支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，考慮先支撐后開挖的原則，詳細(xì)分析過程如下： （1）首先挖土至第一道支撐底標(biāo)高，計(jì)算簡圖如圖 6-10（a）所示，施加外側(cè)的水土壓力計(jì)算此時支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形； （2）第一道支撐施工（有預(yù)加軸力時應(yīng)施加軸力），計(jì)算簡圖如圖 6-10（b）所示，此時水土壓力增量為 0，只需計(jì)算在預(yù)加軸力作用下支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形等； （3）挖土至其次道支撐底標(biāo)高，計(jì)算簡圖如圖 6-10（c）所示，施加水土壓力增量，并計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)在新的水土壓力作用下的變形及內(nèi)力等； （4）依次類推，施加第 道支撐及開挖第 層土體，直至基坑開挖至基底位置。

2、 ( a)開挖至第一層土； (b) 施工第一道支撐； (c) 開挖至其次層土 實(shí)際上，在采用多道支撐或錨桿的支護(hù)結(jié)構(gòu)中，各支撐或錨桿的受力先后是不同的，支撐或錨桿是在基坑開挖到一定深度后才加上的，即在墻體產(chǎn)生了一定位移后才加上的（圖6-11）。各支撐或錨桿發(fā)揮作用的時刻不同，先加上的支撐或錨桿較早參加了共同作用，后加上的則較遲產(chǎn)生作用。 為考慮設(shè)置支撐和開挖的實(shí)際施工過程，楊光華 5 提出了一種可以考慮逐步加撐或加錨和逐步開挖的囫圇施工過程的土、墻、支撐或錨桿共同作用的容易增量計(jì)算法，并從理論上對其正確性舉行了證實(shí)，通過計(jì)算實(shí)例說明白其合理性，為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)供應(yīng)了一種更為合理的計(jì)算方法。 增量

3、法的計(jì)算過程如圖 6-12 所示。為在開挖面以下 H 1 處加支撐，先開挖到 H 1 +H，此時，相應(yīng)荷載和計(jì)算簡圖如圖 6-12 (b)所示，q 1 為土壓力，求解可得開挖面以下土彈簧的反力 相應(yīng)的墻體內(nèi)力和位移也可求得。在墻頂下 H 1 處加剛度為 K 的支撐，然后由 H 1 +H 開挖到 H 2 處，這一過程的計(jì)算簡圖如圖 6-12 (c)所示。土壓力的增量為 q 2 -q 1 。因?yàn)?K 1 和 K 2 兩彈簧被挖去，彈簧對墻體作使勁 應(yīng)反向作用在墻體上，求解得此時各彈簧對墻體作使勁為 囫圇開挖加支撐施工過程如圖 6-12(d)所示，為圖 6-12 (b)、(c)兩個增量過程迭加的結(jié)果

4、。圖 6-12 (b)、(c)兩個增量過程所得的墻體內(nèi)力和位移迭加即為囫圇施工過程終于的墻體內(nèi)力和位移。 增量法考慮了施工過程，符合工程實(shí)際，所得的墻體內(nèi)力和支撐反力比不考慮施工過程的計(jì)算方法所得的結(jié)果更為合理。文獻(xiàn)中給出了一個實(shí)際的工程案例說明增量法的計(jì)算結(jié)果更為合理。圖 6-13 所示為廣州珠江過江隧道深基坑開挖工程某槽段的剖面圖。該基坑開挖深度 17.8m，基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用 T 型截面的地下繼續(xù)墻，在標(biāo)高 4.5、-1.5、-7.5m 處各設(shè)一道工字鋼支撐。 開挖和加撐的挨次為： （1）從7.5m 開挖到3.0m； （2）在4.5m 處加第一道支撐，由3.0m開挖到-3.0m； （3）

5、在-1.5m加其次道支撐，由-3.0m開挖到-8.5m； （4）在-7.5m 加第三道支撐，由-8.5m 開挖到-10.3m。各道支撐剛度及開挖和加撐過程如圖 6-13 所示。 若不考慮施工過程，相應(yīng)的墻體彎矩和各道支撐反力如圖 6-14 所示。比較圖 6-14(a)、(b)可見，增量法考慮了施工過程，計(jì)算所得墻體彎矩遠(yuǎn)大于不考慮施工過程的常規(guī)計(jì)算方法計(jì)算所得彎矩。由此可見，采用不考慮施工過程的計(jì)算結(jié)果舉行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是偏不平安的。不考慮施工過程所得的支撐軸力計(jì)算結(jié)果也不合理，偏大。例如， K 3 的軸力是從-8.5m 開挖到-10.3m 這一增量過程產(chǎn)生的，這一過程產(chǎn)生的增量荷載僅為 700kN，且應(yīng)由開挖面以下土體和三道支撐共同擔(dān)當(dāng)。而不考慮施工過程所得的 K 3 的軸力達(dá)到 520kN，結(jié)果明顯偏大，采用這樣的結(jié)果設(shè)計(jì)支撐或錨