摘要：本次研究是将青岛地区土岩结合地质状况作为分析对象，对基坑支护进行数值模拟，整合现有的支护研究成果并加以对比，最终得到青岛地区岩层喷锚以及桩锚的形式为最佳支护手段。从原理上来看，主要是依靠施工预处理的固定作用，保障基坑在施工的环节有上部土层的小规模碎片产生，依靠锚件产生固定载荷，确保基坑的稳定性。对深基坑进行支护的过程当中，最优手段是借助于土层区域桩锚以及岩层区域喷锚方式，又称之为复合土钉墙支护方法。此次青岛地质选址设定为李村地铁站，对该基坑进行详细的信息采集归纳并完成数值仿真模拟。从得到的试验采集数据中可以得出：青岛地区独特的地质条件应当选用的最佳支护方式是综合内支撑、喷锚以及桩锚形式，特别是在调节基坑位置改变、分析位置区域纵向波动等有较为明显的改善与优化，本次研究也会对之后该地区的基坑施工有较强的参考价值。这将为青岛地铁后续工程设计提供有效指导，并为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供借鉴。
关键词：数值仿真模拟；深基坑支护方式；变形控制
Research on the Best Supporting Mode for Deep Foundation Pit in the Soil-rock Composite Geological Condition Based on Numerical Simulation
Liao Aiyong
Abstract：Upon rock-soil composite geological condition in Qingdao，the paper was designed to conduct numerical simulation on the supporting mode for the deep foundation pit to compare with the existing supporting achievements，thereby turning piled anchor in soil and anchor bolt shotcrete in rock to the optimal solution in Qingdao.Theoretically，in this mode，small debris of the upper soil were generated in the foundation pit under construction mainly through the fixation of construction pretreatment，accompanied by a fixed load of the anchorage to ensure the stability of the foundation pit.Piled anchor in soil and anchor bolt shotcrete in rock，the best supporting mode for deep foundation pit，was also called the composite soil nailing wall supporting.Taking Licun station in Qingdao metro for example，the paper was to carry out the numerical simulation，following the detailed information collection of the foundation pit.From the test data，it was proved that pile-anchor and braced structures were in best use in Qingdao，especially in adjusting horizontal deformation of the foundation pit and analyzing its longitudinal fluctuation.In addition to a strong reference value for the foundation pit construction in the area，the study provided effective guidance and salutary lessons for the follow-up project of Qingdao metro and similar supporting plans for deep foundation pit in rock-soil composite geological conditions.
Key words：numerical simulation；supporting mode for deep foundation pit；deformation control
1引言
从土岩结合基坑的概念上来分析，通常是在基坑进行施工的过程中，其施工区间上部区域是土层性质，下部区域是岩层性质。在整体结构上基坑下部硬度较高，不易受外部因素波动干扰，最为显著的优势就是中风化岩周边地势可以承受较大的载荷作用。就其地质结构分布来说，传统的基坑支护投入的成本较大，并且与该地区深基坑结构不匹配。较多的研究人员为了确保分析的准确性和综合性，将基坑施工周围土层地势以及岩层地势支护形式单独探讨，最终综合得出最优化解决方案。
2 土岩组合基坑主要支护形式
学者朱祥山[1]等将青岛地区某高层工程基坑支护为分析对象，将“嵌岩”形式的施工形式进行着重探讨。由于整体施工进程中，受到的影响因素是多元的，例如资金投入、施工环境因素以及载荷调整等，所以说在对基坑，尤其是该地区深基坑进行支护的过程当中，最优手段是借助于土层区域桩锚以及岩层区域喷锚方式，又称之为复合土钉墙支护方法。不仅如此，应当按照实际施工需要进行有效性调整，尤其是在不同的施工深度条件下，处于中风化花岗岩边界时，考虑到其地质特性，将支护方式调整为高应力锚件，确保之后施工的安全性。
研究人员李华杰[2]等将青岛地区高层建筑作为基坑支护分析对象，考虑到实际土层和地质因素，使用的仍旧是复合型支护方式，并使用无放坡施工手段，确保载荷分布的均匀性。
借助于预应力锚板墙的支护手段（如图1所示）同样适合青岛地区基坑支护。从原理上来看，主要是依靠施工预处理的固定作用，保障基坑在施工的环节有上部土层的小规模碎片产生，依靠锚件产生固定载荷，确保基坑的稳定性。
该地区统计出的现有深基坑开挖支护方法的数据如表1所示，而所对应的比例数据如表2所示。
3.2工程地质条件
（1）地基土的稳定性
该施工段地表是第四系人工填土层，从其地质表现上来看，颗粒大小不一，缝隙较大。
而底部岩层有较强的稳定性，质地较密，可以承受较大的载荷集中
（2）地下水位
从探测的数据来看，该地铁站周边地下水位深度区间为，并且波动性较大。测定渗透系数范围是。
3.3 基坑围护结构方案
将基坑的围护结构数据进行采集，得到表3的数据。
（1）在地铁站南部搭建锚锁，穿过3号线的施工基坑。使用吊脚桩完成钻孔灌注加固。排桩环节灌注桩纵向长度在2.5m左右。
（2）旋转桩端穿插在不透水部位深度超过1m的范围，下部区域范围在0.5m的范围以上。
（3）开挖至中风化岩处应当增设桩脚腰梁来稳定支护结构。
4.1李村站（3号线）数值模拟
为了便于数据采集和分析，将所研究的基坑进行模型转化，作为平面应变模型来探讨。由于所处的地质条件为上部区域是土体结构，下部区域是岩体构造，实际勘测之后，前者采用摩尔-库伦弹性模型进行分析，后者采用线弹性模型完成模拟分析。将李村站基坑开挖周围区域的地质条件相互对应。
由于该地铁站规划是2号线与3号线转乘车站，实际施工将3号线转乘位置处的基坑纵向尺寸设定为18m，对此基坑的支护程度设定为一等级，在施工过程中的地面纵向波动规格为≤0.15%H，水平面载荷超出标准值，按照15 kN/m2进行分析。因为将基坑设定为对称的外形施工，所以说有限元分析将选定一半作为分析对象，以减少模拟所用的时间投入。本次分析将横向波动区间设定为55m，纵向波动区间设定为30m。由图5可以看出该地铁站模型分析图示。
4.2李村站（2号线）数值模拟
在该地铁站2号线处转乘位置处的基坑纵向尺寸设定为26m，对此基坑的支护程度设定为特等级，在施工过程中的地面纵向波动规格为≤0.15%H，水平面载荷超出标准值，按照15 kN/m2进行分析。从地铁站实际分析载荷以及规格得出，该基坑修建使用的是吊脚桩的支护形式，并以此为模拟对象完成分析过程。从图8可以看出是该地铁线路模型构建结果。
5结论
（1）本次课题将青岛地区土岩结合地质状况作为分析对象，以此为基础探讨在该地质前提下基坑支护举措，整合现有的支护研究成果并加以对比，最终得到青岛地区岩层喷锚以及桩锚的形式为最佳支护手段
（2）选定李村站基坑支护为例，采集相关的数据信息，借助于有限元分析软件PLAXIS完成整个支护数据模拟，从得到的结论中可以看出所使用的复合型支护符合载荷条件。
参考文献：
[1]朱祥山.青岛地区“嵌岩”类基坑工程设计方法研究[D].青岛：中国海洋大学，2008.
[2]李华杰，史晓军.岩土组合地质条件下深基坑工程施工技术[J].青岛理工大学学报，2008，29（3）：111－114.LI
论文作者:廖爱勇
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第8期
论文发表时间:2018/10/31
标签：基坑论文; 青岛论文; 载荷论文; 土层论文; 地质论文; 地区论文; 岩层论文; 《建筑细部》2018年第8期论文;