型钢斜撑在深基坑工程中的应用.docx

型钢斜撑在深基坑工程中的应用孙锦剑摘要：本文介绍了杭州市某基坑工程采用型钢斜撑的工程案例，对比了型钢斜撑的理论计算、数值模拟计算及现场实测结果，验证了型钢斜撑用于基坑工程的可行性，以期为今后型钢斜撑用于基坑支护体系提供了新的思路。关键词：深基坑;支护体系;型钢斜撑;数值模拟：TU753：A：1003-5168（2021）16-0099-03Abstract：ThispaperintroducedanengineeringcaseofusingsectionsteeldiagonalbracinginafoundationpitprojectinHangzhou，comparedthetheoreticalcalculation，numericalsimulationcalculationandfieldmeasurementresultsofsectionsteeldiagonalbracing，verifiedthefeasibilityofusingsectionsteeldiagonalbracinginfoundationpitengineering，soastoprovideanewideafortheapplicationofsectionsteeldiagonalbracinginfoundationpitsupportsysteminthefuture.Keywords：deepfoundationpit;supportingsystem;inclinedstrut;thenumericalsimulation随着我国城市化进程不断加快，城市建设中岩土工程越来越受到广泛的关注[1]。在争取最大的地下空间开发的同时，如何加快工期和节约成本也越来越受到重视。斜撑支护体系可以为深基坑工程施工提供最大的作业空间，在深基坑工程施工中具有很高的应用价值[2]。常规的钢管斜撑一般分为两类：一类是钢管斜抛撑;另一类是前撑注浆钢管桩[上海勘察设计研究院（集团）有限公司专利]。目前，这两类钢管斜撑已在基坑工程中被广泛应用，而型钢直接插入硬土层中但不注浆的斜撑方式在深大基坑工程中的应用几乎属于空白。该类型钢斜撑是对前撑注浆钢管的改进，仍属于上海勘察设计研究院（集团）有限公司专利。本文结合杭州富阳地区某深基坑工程项目，介绍了型钢斜撑用于深大基坑工程（两层地下室）的成功案例，同时分析了理论计算、有限元数值模拟与现场实测之间的一致性，以为型钢斜撑用于深大基坑项目提供一定的参考。1工程概况本工程位于浙江省杭州市，拟建1～2层地下室，基坑开挖深度为5.75～9.60m，基坑周长约为1460m（见图1），开挖面积约为47000m2。基坑安全等级为二级。基坑北侧为现有道路，西侧为河道，南侧为空地，东侧为道路及已建建筑。道路下有一定数量的管线。本场地基坑影响范围内的地质情况如表1所示。2支护设计概况本工程基坑整体开挖面积较大，基坑北侧局部为地下一层，该区域采用钻孔灌注桩双排桩悬臂的支护形式;西侧和南侧为地下两层，采用钻孔灌注桩结合可回收锚杆的支护形式;基坑东侧为地下两层，距离红线较近，且红线外为道路和已建建筑，采用钻孔灌注结合前撑型钢斜撑的支护形式。地下一层与地下二层高差采用高压旋喷桩重力坝。对于斜撑区域，钻孔灌注桩直径为900mm，桩长为14.0m，桩间距为1100mm，止水采用CSM双轮铣水泥土搅拌墙，型钢斜撑采用H350×350×12×19型钢，长20m，斜撑间距3.5m，钢材型号为Q235。3斜撑理论计算型钢支撑的计算主要包括两个方面：一是支撑的稳定性及强度计算;二是型钢插入土层中部分承载力计算。本文采用启明星计算得到支撑的轴力为616kN，其稳定性和强度安全系数计算公式为：式中：[F1]为稳定性安全系数;[F2]为强度安全系数;[f]为钢材抗压强度设计值;[N]为支撑轴力;[A]为型钢面积;[An]为型钢净截面面积;[?]为轴心抗压构件的稳定系数。經计算，两个方向的稳定性安全系数分别为3.63和1.65（规范要求安全系数为1.0），两个方向强度安全系数均为4.85（规范要求安全系数为1.0），故均能满足要求。插入土中部分的型钢长度约为7.6m，其中7.2m在第④层圆砾层中，0.4m位于第⑩层全风化泥质粉砂岩。其中，第④层圆砾层的极限侧阻力为170kPa，第⑩层全风化泥质粉砂岩的极限侧阻力为150kPa，极限端阻力为6000kPa，插入土中部分的型钢承载力为1600kN。规范要求的承载力安全系数为1.6，计算得到的安全系数为2.6，远大于规范要求值。因此，无论是稳定性强度还是承载力均满足设计要求。4数值模拟计算4.1原理及方法本文采用Hardening-Soil模型模拟土的本构关系。该模型是一种改进后的模拟岩土行为的模型，相对于理想弹塑性模