启明星BSC-3D在软土区基坑计算中的应用.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.4(上)-101-工 程 技 术随着城市化的发展,密集的城市群体已将地上空间消耗殆尽1。为满足建设需求,迫使人类活动向地下空间拓展2。在地下空间施工作业的过程中,保护已有的地上建筑物不受岩土扰动的影响,是目前待解决的问题3。同济启明星作为一款商用的岩土软件,在软土地区基坑围护设计占有较大的市场份额。本文采用启明星 FRWS 与 BSC-3D 模块,以某一软土区深基坑为案例,优化围护墙与内支撑联合分析计算模型,在联合分析的基础上,与实测深层土体位移值进行对比。1 工程概况拟建基坑工程在杭州市萧山区,基坑开挖面积约为6300m2,基坑周长约 330m,开挖深度 6.
2、30m7.10m,属于深基坑。根据地勘资料可知,该基坑开挖范围内主要涉及的土层为杂填土、黏质粉土及淤泥质粉质黏土,其中物理力学性能较差的淤泥质土层顶面埋深较浅,厚度较大,独有的蠕变性对基坑周边变形控制提出了严苛的要求。结合实地踏勘,拟建基坑平面接近矩形,如图 1 所示。基坑南侧紧邻现行市政道路,下覆弱电缆线,基坑边线距道路边线仅为 10.4m。基坑西侧、北侧及东侧临近现状楼房,西侧为 4 层框架结构车间,桩基础,基础距边线 9m,其中1 层靠基坑侧有材料堆载,按 20t/考虑。北侧为 5 层框架结构民房,桩基础,距边线 12m。东侧 3 层框架结构民房,浅基础,距边线 10m。2 模型概况根据
3、 建筑基坑支护技术规程(JGJ 1202012)3.1.3条4,该基坑结构失效或者土体变形对周边环境影响很严重,因此安全等级定义为一级,结构重要性系数使用年限为1年。内力、变形计算结果的准确性在很大程度上依赖于软件中输入的计算参数,该基坑整体计算拟采用启明星 BSC-3D模块。为保证计算结果更符合实际工况,应尽量减少拟合过程中的计算简化工作,因此由 FRWS 模块提供整体计算中的围压及支撑刚度参数,联合分析剖面计算与整体计算。2.1 剖面计算参数基坑普遍开挖深度约为 6m,主要涉及土层为 3 层淤泥质粉质黏土,考虑采用 SMW 工法桩配合一道砼支撑,其中土层设计参数详见表 1。其中固结快剪 c
4、、值未进行折减,设计人员可根据实际工况情况进行使用。型钢采用插二跳一的布置形式,单根型钢强轴惯性矩为Ix=201000cm4,其中每两根型钢的受荷长度为 1.8m。在岩土工程中,利用经验公式(1)来估算土的水平反力系数的比例系数 m 是一种常见的方法。系数 m 是土壤的侧向抵抗能力的一种度量,表示土壤对结构的侧向压力的强度。这项参数对设计和评估围护结构的稳定性至关重要,如果土壤的侧向抵抗能力不足,那么结构可能会受到侧向变形或破坏的威胁。20.2bvcm+=(1)式中:vb为挡土构件在坑底处的水平位移量,mm。当此处的水平位移不大于 10mm 时,可取 10mm。支撑是抵抗土压力的主要受力构件,
5、在围护变形控制中起到了重要的作用。利用公式(1)计算规范内水平面内支撑的刚度系数,根据类似工程经验及相关计算5,截面800mm700mm的砼支撑水平内支撑的刚度Ks可取50mN/m2。如公式(2)所示。0RaREAbkN s=(2)式中:kR为弹性支点刚度系数;R为松弛系数,由支撑对变形的敏感性确定;ba为围护结构计算宽度,m;E 为弹性模量,由支撑材料确定;A 为支撑截面面积,m2;s 为支撑水平间距,m。考虑施工器械及建材堆载,基坑周边工作荷载取20kPa,周边框架结构已建楼房上部附加压力按 15kPa/层考虑6,其中围护桩顶面至计算点的距离在 a/tan(a+b1)/tan,上覆启明星B
6、SC-3D在软土区基坑计算中的应用陈晓范荣(西北综合勘察设计研究院,陕西 西安 710000)摘 要:为落实“超前支护”的相关岩土设计理念,本文以某软土区深基坑为案例,先在理论层面对计算模型进行优化,再以案例实测变形值验证优化。分析结果表明:在软土区,土层蠕变性较为显著,采用内支撑与围护墙各自分析计算的结果与实测位移变形量存在一定出入,这对周边建筑物及管线复杂的区域极其不利。采用 BSC-3D 内支撑与围护墙联合分析、土层位移反演等相关手段,得到了耦合程度较好的内力-变形曲线,与实测变形值进行对比,验证了计算模型的合理性。关键词:基坑支护;启明星;BSC-3D;SMW 工法;砼支撑中图分类号:
7、U213文献标志码:A表 1 土层物理力学指标设计参数表层序岩土名称重度(kN/m)黏聚力c(kPa)内摩擦角()压缩模量Es(MPa)渗透系数Kh(cm/s)杂填土19.008.08.0黏质粉土19.0014.722.510.55.63E-05淤泥质粉质黏土17.4010.97.02.68.10E-06-1粉质黏土18.5021.411.53.9-2含砂粉质黏土19.7044.018.86.9中国新技术新产品2024 NO.4(上)-102-工 程 技 术应力可由公式(2)、公式(3)转化为作用在围护结构上的水平土压力标准值 Eak,在以下的部分可将上覆土层等效为附加荷载考虑7,k=h1。如
8、公式(4)所示。?kaaklaahbzaEabzK b?11112 (3)211121222akaacEh KchK=+(4)式中:a 为放坡坡脚至围护结构边线的距离,m;b1为放坡的水平投影距离,m;h1为放坡的垂直投影距离,m;为围护桩顶面以上土的加权平均重度,kN/m;Ka为主动土压力系数。拟建场地位于浙北平原区、杭州-嘉兴地层小区以及杭嘉湖平原地貌等特定地理背景下,存在深厚的淤泥层,可能对围护结构构成不利影响。为满足变形控制的要求,本项目采用三轴搅拌桩作为一种被动区加固的解决方案。采用直径 850mm、间距 600mm,水泥掺量 22%(空搅减半)的搅拌桩,这种搅拌桩能够有效地穿透淤泥
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