土石二元区深基坑桩锚支护系统模拟变形监测与数值监测的对比分析
关键词：双重结构；ABAQUS数值模拟；变形监测
摘要：大连地区岩土地区深基坑支护较为常见。在保留平台的双结构深基坑中，采用桩锚支护作为典型的基坑支护形式。如何有效发挥其作用，使设计经济安全是近年来不断探索的课题。本文将通过一个实际工程案例，利用有限元软件ABAQUS对基坑开挖的全过程进行模拟。仿真结果表明，双重结构的边界是导致支撑结构“急剧变形”的关键位置。通过与监测数据对比，验证了数值模型的可靠性和相关变形规律，可为类似位置深基坑支护的设计、施工和监测提供参考。
- 介绍
近年来，随着经济建设的快速发展，出现了越来越多的高层建筑，基坑开挖的深度和规模迅速增加。由于功能要求的日益复杂和支撑系统的多样化，在[1]深基坑工程的理论研究、设计和施工领域存在许多具有挑战性的问题。
目前，纯土结构的基础理论和经验已经相当成熟。但其适用性仅限于上层土壤和深层岩石组成的特殊二元结构。在岩土组合区，深层基岩强度高、可靠性好，下部中风化岩石部分具有边坡稳定能力和竖向承载力，继续传统的基坑支护方式是不经济的，对此一些学者做了如下研究。朱象山[2]提出了上层采用桩锚结构，深层采用“吊桩”支护结构的支护方案，表明该方案适用于岩土组合地区的深基坑。通过对岩土组合基坑内支护和打桩参数的研究，刘红军[3]得出结论：混凝土支护的轴向刚度和距离以及桩在岩石中的插入深度对地基稳定性有显著影响。徐福佳[4]研究了锚固肋梁支撑体系，认为该技术适用于挖掘至基岩或在基岩中插入一定深度的坑。在土石地区或周围条件复杂、小的情况下，华杰里和石晓军[5]建议深基坑采用这样的支护体系：上部采用桩锚结构，深层采用无台阶边坡射流锚支护，采用锚板墙加强桩脚在土石交界处的锚固作用。
大连地质具有典型的双重结构特征。为了实现经济性与合理性的有机结合，带有预留平台的深基坑也应运而生。然而，对上述基坑设计和变形控制理论的研究很少，对现场监测问题的研究更少。结合工程实例，探讨桩锚支护系统在双结构预留平台深基坑中的应用。采用有限元软件ABAQUS对整个开挖过程、支护结构的工作机理以及预留平台的变形进行了模拟。将现场监测数据与数值模拟数据进行对比，验证了数值模型的适用性，为类似工程的设计、施工和变形监测提供参考。
- 项目示例
- 项目概况
恒隆广场位于大连西岗区。北是伍肆街，南是新华街，东是大同街，西是民运街。拟建大型商业中心总建筑面积为23万m2，地上7层，地下室3层。这个坑是长方形的，长约300m，宽约196m。开挖深度平均为19.2m，局部为22.3m。坑侧壁安全等级为甲级。恒隆广场周边条件复杂。伍肆街的另一边是奥林匹克广场——地上的运动场和地下的大型空间购物中心。新华街对面是拆迁建筑，地下管线密集。民运街对面有两栋30层剪力墙结构——教师楼和一栋11层框架结构办公楼。同样，伟历信大酒店是大同街对面的17层和8层框架结构。基坑的平面图如图2.1所示。
图2.1 恒隆广场监测点布置及平面图
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