蒲文国
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摘要：深基坑的建设难点不仅是支护问题，在建设开挖过程中直接接触土体和地下水，要考虑其地下水、土体、结果的相互影响。三者相互影响对其基坑工程容易出现围护结构变形、位移甚至失稳、倾覆的现象，同时对周边建筑物遭成破坏，带来恐慌。设计施工往往会考虑其三者的影响，由于其手算困难，通常选取计算机进行辅助计算，笔者通过目前理正深基坑和库论计算结果进行对比，研究其适用范围，供后续工程参考。
关键词：基坑降水；库论GEO5；理正深基坑；数值模拟
引言
深基坑工程在我国应用、研究始已上世纪80年代初，那时期国家建设迎来大规模发展建设。随着国家建设的发展进程，基坑工程也向更深、更大、更复杂迈进。富含地下水地区在基坑开挖前还要进行降水作业，其间支护结构已经存在，地下水的改变可能引起支护结构的改变，对于基坑的计算模拟，近年来涌现了一批新型技术，库论geo5、理正作为一种辅助计算软件且已逐渐被应用至基坑工程实践中，在设计施工中成为一大助力。
库论geo5、理正是一种通过导入地层数值，添加支护参数从而进行计算，验证设计参数的安全性，经济性。由于不同软件框架不同，计算过程也不尽相同，相同工程计算结果，造成计算结果存在差异，笔者就两款软件进行对比，探索两者的差异程度为后续工程提供参考。
1 工程背景：
选取其某地下车库基坑进行对比分析，该基坑长30m，宽20米，开挖深度7米，富含地下水，为保障安全对地下水进行降水作业，开挖面降至10m，结构后至8m，采用地下连续墙加内支撑支护结构，墙厚1m，深度11m。地勘资料表明其土质主要为淤泥质土，前期填土高3m。其具体岩土参数如表1、表2。
表1 土层参数
2 理正计算
理正深基坑全面支持最新基坑规范《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》，使用改造土压力模型为三角形土压力模型。支护类型多、计算内容全面，还可以进行整体三维计算、三维查看，有着很好的空间表达能力。
在结构计算中，外荷载相当于前一个施工阶段完成后的荷载增量，支承由支撑弹性作用和地层弹性作用组成。求得的围护结构位移和内力相当于前一个施工阶段完成后的增量，当墙体刚度不发生变化时，与前一个施工阶段完成后的墙体已产生的位移和内力叠加，可得到当前施工阶段完成后体系的实际位移和内力。图1 为施工最后阶结构计算结果图。
图1 结构计算结果图
在结构计算结果图中可以看到结构位移较小，位移只有-6.75mm，符合基坑设计施工要求的30mm范围内。剪力最大值为124.01kN/m，弯矩最大值为566.64kN/m，结构处于安全状态不会发生失稳破环。
整体稳定性指的是结构在未达到强度极限，甚至是未达到屈服极限时，抵抗由于侧向屈曲引发承载能力丧失的能力。在结构计算中至关重要，这关系着工程建设安全。瑞典条分法由于其计算简单，适用范围广，广泛应用在多种结构计算中。图2 为理正整体稳定性计算简图。
图2，理正整体稳定性计算简图
采用有效应力法计算应力状态，土条宽度为0.40m，其计算滑面为圆弧半径(m) R = 12.001，圆心坐标X(m) X = -0.991，圆心坐标Y(m) Y = 6.502，整体稳定安全系数 Ks = 1.435 > 1.30, 满足规范要求。
3 库论geo5计算
库论geo5采用弹塑性共同变形法（Dependent Pressure）或弹性支点法（JGJ 120-2012）设计和分析各种基坑支护结构（锚拉式、支撑式、悬臂式）。不同于弹性支点法，共同变形法模型中，坑外土压力也随结构的变形而变化，因此，可以更准确的模拟施工过程中结构的变化情况，包括结构的位移、内力，锚杆的锚固力、支撑的支撑力等。
库论geo5截面强度验算和理正结构计算相同，都是计算结构的位移，受力情况，从而判断结构的安全性、稳定性。
图3，理正截面强度计算图
在库论geo5截面强度验算中，最大位移-19.4mm，每延米(1m)最大剪力61.79kN/m，每延米(1m)最大弯矩=164.86kNm/m。
图2，理正整体稳定性计算简图
在库论geo5安全系数 = 2.30 > 1.35 安全系数较高，整体结构还是偏稳定的。
边坡稳定性 满足要求
4 库论geo5和理正对比
通过其库论geo5和理正对其基坑支护参数进行验证，确定其安全性，计算结果如表3所示。
在两款软件对比中可以看到，理正位移虽然小于库论geo5，但其剪力、弯矩计算值均大于库论geo5的计算值。在整体稳定性上，库论geo5的整体稳定性安全系数大于理正稳定性系数。
5 结论
(1)在基坑计算中，两款软件均可以很好的对其基坑支护设计进行辅助计算，由于基坑环境复杂，不可能做到百分百模拟，但只要留足安全余量，基坑支护安全还是可以保障的。
（2）就软件而言，理正是国产软件，中国规范支持较多，进行国内项目较为方便。库论geo5为国外软件，本土化做的较好，界面有多种语言，支持多种国外规范，在进行国外工程有着较好的帮助。
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论文作者:蒲文国
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/28
标签：基坑论文; 结构论文; 理正论文; 位移论文; 稳定性论文; 兰州论文; 深基坑论文; 《防护工程》2018年第8期论文;