基坑围护结构入土深度优化研究

基坑围护结构入土深度优化讨论基坑围护结构入土深度优化讨论 摘要:以上海某 220kV 地下变电站基坑典型案例为基础，采纳plaxis 专业岩土分析软件从基坑稳定性、墙体变位、内力、坑外沉降等方面为指标对基坑插入比进行优化设计，从而确定最佳入土深度，并将结果与现有规模类似的民用基坑进行对比以确定其优化结果的适用性。 关键词：基坑、入土深度，插入比 中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号： 1.引言 围护结构的入土深度一般根据稳定性验算来确定。对于上海地区的变电站基坑，一般采纳多道支撑的地连墙围护形式，一般对其抗倾覆、坑底隆起、抗渗流稳定性进行校核。实践表明，对于地连墙的围护结构形式，抗坑底隆起稳定性是基坑插入深度的决定性因素。基坑的插入深度通常用插入比（D/H）表示，插入比的取值直接影响基坑的稳定性。 2.基坑的基本情况： 基坑开挖深度为 19m，采纳厚度为 1000mm 的地下连续墙围护结构，连续墙有效长度为 36m，插入比约为 0.9，采纳四道混凝土围檩+支撑，墙顶标高为±0.0m。计算时考虑地面超载 20kPa。 基坑地质条件参数如表 1 所示，计算断面如图 1 所示： 表 1 该基坑地质条件 图 1 基坑计算断面 3.稳定性校核 通过启明星软件分别对不同插入比条件下基坑的稳定性进行校核，计算结果见图 2。 图 2 不同插入比条件下稳定性校核 从图中可知，基坑的整体稳定性随插入比的增大呈线性增长趋势，而墙底抗隆起（即地基承载力）在插入比为 0.6 的位置发生突变，原因是此时墙底正处于两层土的交界处。依据法律规范要求选取满足所有稳定性要求的最小插入比大约在 0.75 左右，而原设计的插入比约为 0.89（17/19)。理论上，原设计可以减少围护墙插入深度达 0.12H（2.3m），但由于墙体受力、变形以及环境保护等原因使得设计插入比取值较为保守。 岩土工程一般依照摩尔-库伦破坏准来判别基坑失稳，因此，我们可以这样定义基坑的安全系数： (1) 式中，c、φ 为土体的强度，cr、φr 为土体破坏的临界强度，Fs 为基坑的安全系数（式 1）。采纳 plaxis 软件对不同插入比条件下基坑的安全系数进行分析，通过强度折减的方法对土体的强度根据式(2)进行折减，当折减系数达到某一数值时，土体位移开始产生不收敛的情况（图 3），此时即认为土体失稳，滑裂面形成。分析结果如图 5.14 所示。 cr=c/Fs，φr=tan-1[(tanφ)/Fs] (2) 图 3 强度折减法失稳判据 图 4 不同插...