【摘 要】本文以湖南某综合楼基坑工程为例，利用岩土工程软件模拟了基坑开挖、支护的全过程，分析讨论了土钉墙支护结构的支护机理、基坑土体的变形规律。通过模拟与监测结果比较分析，用来指导该基坑的施工取得了良好效果。
　　【关键词】土钉支护；变形规律；数值模拟
　　由于设计、施工不当导致基坑事故时有发生，通过深基坑施工全程的变形监测，采用FLAC2D5.0软件对基坑支护结构的变形进行模拟分析，将其结果与实际监测数据进行比较分析，用来指导基坑开挖的施工，是避免基坑事故发生的有效措施。
　　1. 工程概况
　　湖南某公司拟在中北路西侧投资兴建一栋九层综合楼。拟建建筑物设两层地下室，占地面积约841.2平方米，采用钻孔灌注桩基础。本工程基坑开挖深度8.6m。场地0.8～3.0 m为杂填土，以下为粉质粘土。场地位于繁华市区，平面布置如图1所示。基坑采用土钉墙支护结构，剖面示意图见图2。
　　图1 武汉某公司综合楼基坑平面示意图
　　图2 基坑边坡支护剖面示意图
　　2. 基坑模型的建立
　　基坑的总面积为50*20=1000m2；取水平方向的长度为30米，其中以基坑坡面为分界，基坑坡面以外20米，网格节点从1到31，在靠近基坑坡面的10米范围，网格划分加密一倍，也就是说从外往里，1-11 节点的间距代表实际工程中的1米，11-31节点间距代表实际工程中的0.5米；基坑坡面内的10米（开挖之后出现临空面），网格节点从31-51，节点间距代表实际中的0.5米。垂直方向的高度为20米，网格节点从基坑深处到基坑坡顶依次为1-41，相邻节点间距代表实际工程中的0.5米。计算区域为一个拥有50*40=2000个单元的网格。
　　图3 基坑坡面的水平位移图
　　图4 基坑底部土体变形隆起图 3. 基坑开挖的模拟
　　3.1 开挖步骤：分6步开挖，每步开挖深度为1.5m。
　　3.2 基坑开挖土体位移。
　　（1）基坑坡面的水平位移变化模拟结果见图3。
　　（2）基坑底部隆起变化模拟结果见图4。基坑底部土体在开挖之后有明显的卸荷回弹现象，随着开挖深度的增加，基底土体变形隆起也在加剧，同时随着离开基坑边坡距离的增大，基底土体隆起值也在逐渐增大。在靠近坡脚的附近隆起值增加速率比较大，但是当距坡脚达到一定距离之后，卸荷回弹现象趋于稳定，隆起值几乎不再变化。
　　（3）基坑顶部地表沉降变化模拟结果见图5。图5显示了基坑坡顶地表沉降现象，由图可知在距离坡顶约1.0m处沉降量达到最大值约为4.63cm，而在距基坑坡顶0～1.0m范围内，沉降量显著减小，由此可见土钉墙的支护效应对坡顶处附近的地表沉降量起到了明显的控制效果。同时由图可知在远离基坑坡面的地表沉降量逐渐减小，在距离基坑约7.0m处，沉降量开始接近为零。
　　图5 基坑坡顶附近地表沉降图4. 模拟与监测的对比分析
　　施工过程中，对基坑坑壁水平位移及基坑坡顶地表的沉降进行了监测控制，同时掌握支护体系的变形情况。在土钉支护的基坑坑壁设置了S5～S8四个监测点进行基坑坑壁水平位移监控；在土钉支护的基坑坡顶地表设置了M1～M4四个监测点进行沉降量监控。
　　（1）基坑坑壁水平位移监测与数值模拟对比，如图6所示：
　　图6 水平位移模拟值与监测对比图 （2）地表沉降监测与数值模拟对比，如图7所示。
　　由以上监测结果可知，该基坑的土钉支护是成功的。通过基坑坑壁水平位移及基坑坡顶地表的沉降模拟与监测的对比分析，可以看到，模拟得到的结果都比实际监测的数值要大一些。这是因为模拟过程中选取的参数与实际工程中的各项参数指标是存在差异的，同时软件模拟也有自身的局限性，出现可以接受的误差是允许的。因此在实际工程中还是应该以监测数据为主要依据。
　　图7 地表沉降模拟与监测对比图5. 结论
　　（1）基坑侧壁土体的水平位移随着开挖深度的增加而增加，且位移的增加速率也是随开挖深度而递增的。
　　（2）基坑开挖后，基底有明显的卸荷回弹现象，随离开基坑侧壁的距离增大，地面回弹量也增大，当距基坑侧壁一定距离后，回弹趋于稳定。
　　（3）地表沉降量随着距坑壁的距离增大逐渐减小，当到达一定的距离之后，沉降量就接近为零，而在靠近基坑附近出现最大值。
　　参考文献
　　[1] 阎莫明：岩土锚固技术的新进展，人民交通出版社，2008年：69.
　　[2] 龚晓南，土工计算机分析.北京：中国建筑工业出版社，2009.
　　[3] 郑颖人，龚晓南.岩土塑性力学基础.北京：中国建筑工业出版社，2009.
　　[4] 俞季民，邹勇.土钉支护结构模型试验研究.土工基础，2010，12（1）l4～19.
　　[文章编号]1006-7619（2012）11-01-019
　　[作者简介] 甄精莲（1979-），女，籍贯：黑龙江人，学历：硕士，讲师，主要研究方向：地基与基础施工与设计。