前言：本站為你精心整理了減少放坡開(kāi)挖對(duì)鐵路影響的有效策略范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢(xún)。

0前言

地鐵車(chē)站基坑的放坡開(kāi)挖極易對(duì)周邊土體產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致位于基坑影響范圍內(nèi)的地表及周邊建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生附加沉降。若附加沉降值過(guò)大，將直接影響到建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)及基坑自身的安全。因此，施工前對(duì)因車(chē)站基坑放坡開(kāi)挖造成周邊建（構(gòu)）筑物的附加沉降影響進(jìn)行分析，對(duì)于保證基坑設(shè)計(jì)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性具有十分重要的意義。目前，在實(shí)際工程中對(duì)于邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)通常采用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）中提供的圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法。該方法有兩點(diǎn)假設(shè)與實(shí)際不符。（1）沒(méi)有考慮土條兩側(cè)的作用力。該假設(shè)雖解決了二次靜不定問(wèn)題，但是造成了穩(wěn)定安全系數(shù)偏小。（2）沒(méi)有準(zhǔn)確考慮滲流的影響。工程上一般采用簡(jiǎn)化方法忽略或粗略地計(jì)算地下水滲流的作用，但在實(shí)際工程中，基坑周?chē)臐B流場(chǎng)分布十分復(fù)雜，當(dāng)邊坡中的水頭差較大或采用降水措施時(shí)，滲流力的不利作用隨之增大，簡(jiǎn)化方法計(jì)算結(jié)果則脫離實(shí)際較遠(yuǎn)，有時(shí)甚至得出錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果。本文采用荷蘭代爾夫特技術(shù)大學(xué)研制的巖土軟件PLAXIS模擬滲流條件下放坡開(kāi)挖過(guò)程中的真實(shí)形態(tài)，采用強(qiáng)度折減法對(duì)基坑的安全性進(jìn)行評(píng)估，并且通過(guò)模擬的結(jié)果提出合理的工程措施方案，以減少放坡開(kāi)挖對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。

1工程概況

某地鐵車(chē)場(chǎng)北側(cè)為湖泊，西側(cè)緊靠一條排水明渠，排水明渠底絕對(duì)標(biāo)高為17.7m，排水明渠西側(cè)約20.4m為某鐵路正線。場(chǎng)地地貌形態(tài)屬于長(zhǎng)江沖洪積一級(jí)階地到三級(jí)階地的過(guò)渡地段?？辈煦@探揭露深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地地層自上而下劃分為雜填土層（Qml），地層編號(hào)（1-1a）、（1-1b）；第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al），地層編號(hào)（3-1）、（3-1a）~（3-1e）；第四系上更新統(tǒng)沖積層（Q3al），地層編號(hào)（7-1）~（7-3）、（8-1a）、（8-1）；第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3al+pl），地層編號(hào)（9-1）、（9-2）；志留系墳頭組泥巖（S2f），地層編號(hào)（20a-1）、（20a-2）。地下水主要分為上層滯水和孔隙承壓水。上層滯水主要賦存于（1）層雜填土中，勘察期間測(cè)得場(chǎng)地上層滯水靜止水位在地面下1.30~3.70m間，相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高18.79~21.87m?？紫冻袎核x存于車(chē)場(chǎng)北部的（8-1）層粉細(xì)砂混少量礫卵石之中，水量豐富，具承壓性，與區(qū)域地下水有著緊密的聯(lián)系。在抽水孔1#中測(cè)得（8-1）層中賦存的承壓水埋深5.7m，相當(dāng)于標(biāo)高15.65m。車(chē)站基坑擬采用1：1.5放坡開(kāi)挖?；悠拭鎴D如圖1。

2材料參數(shù)的設(shè)置

土體采用摩爾庫(kù)倫模型進(jìn)行模擬，該模型用一階方法近似描述土體彈塑性行為，土體破壞前為線彈性，參數(shù)少而意義明確，適合工程應(yīng)用。摩爾庫(kù)倫模型需要輸入的主要參數(shù)分別為：彈性模量E、泊松比、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力c、剪帳角；考慮滲流時(shí)，還需要輸入滲透系數(shù)和確定相應(yīng)的水利邊界條件。需要說(shuō)明的是，由于許多巖土材料在加載剛開(kāi)始就表現(xiàn)出一種非線性行為，所以要特別注意在計(jì)算中采用的剛度參數(shù)值。如果考慮土體加載問(wèn)題時(shí)，采用50%強(qiáng)度處的割線模量E50是合適的；如果考慮開(kāi)挖問(wèn)題中的卸載問(wèn)題時(shí)，采用卸載模量Eur是合適的（表1）

3強(qiáng)度折減法

為了解決用圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法計(jì)算邊坡安全性系數(shù)的局限性，本文采用強(qiáng)度折減法進(jìn)行安全分析。該方法在1975年由Zienkiewice[1]提出，隨著微機(jī)的發(fā)展和有限元計(jì)算技術(shù)的提高，強(qiáng)度折減有限元法正成為邊坡穩(wěn)定分析研究的新趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)的宋二祥[2]、連鎮(zhèn)營(yíng)[3]等對(duì)其都做了許多相應(yīng)的研究工作，數(shù)值結(jié)果都表明強(qiáng)度折減法的合理性。強(qiáng)度折減法對(duì)安全系數(shù)定義如下：安全系數(shù)該方法中，內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角的正切值將成正比減小，折減系數(shù)由Msf來(lái)控制。開(kāi)始時(shí)Msf=1，然后Msf按照設(shè)置的數(shù)值遞增至計(jì)算模型發(fā)生破壞，此時(shí)的Msf值即為安全系數(shù)。

4有限元模擬

該工程基坑北側(cè)緊鄰湖泊，西側(cè)靠近某鐵路正線。由于地下水位較高，鐵路正線的要求嚴(yán)格，故基坑開(kāi)挖時(shí)不能大面積降水，且要保證基坑開(kāi)挖對(duì)鐵路路基變形的影響達(dá)到鐵路正常運(yùn)輸?shù)囊蟆１疚挠糜邢拊浖M該工程的目的有兩個(gè)：（1）對(duì)比實(shí)際基坑考慮滲流和不考慮滲流時(shí)的穩(wěn)定性，并提出滲流對(duì)該基坑的敏感度；（2）對(duì)該工程提出合理的工程措施方案，以減少放坡開(kāi)挖對(duì)鐵路路基變形的影響。PLAXIS是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于巖土工程變形和穩(wěn)定性分析的有限元計(jì)算程序。通過(guò)簡(jiǎn)單的輸入過(guò)程可以生成復(fù)雜的有限元模型，而強(qiáng)大的輸出功能可以提供詳盡的計(jì)算結(jié)果。為了簡(jiǎn)化計(jì)算及盡快收斂，本文對(duì)模型做了如下處理：采用軸對(duì)稱(chēng)模型；采用15節(jié)點(diǎn)三角形單元；對(duì)基坑下層土進(jìn)行網(wǎng)格加密措施。有限元模型見(jiàn)圖2。

4.1滲流對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響分析

水的滲透將對(duì)土骨架產(chǎn)生拖拽力即動(dòng)水壓力，導(dǎo)致土體中的應(yīng)力和變形發(fā)生變化。對(duì)于滲流系數(shù)較大的土坡，會(huì)因此而產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，對(duì)于滲透系數(shù)較小的土坡，它對(duì)邊坡的穩(wěn)定也是不利的。本工程中雜填土和素填土的透水性強(qiáng)，且水量豐富，對(duì)基坑開(kāi)挖產(chǎn)生較大影響。從圖3和圖4中可以看出，不考慮滲流時(shí)鐵路路基頂部的最大位移約為14mm，而考慮滲流時(shí)鐵路路基頂部的最大位移約為28mm。利用強(qiáng)度折減法對(duì)基坑安全性評(píng)估（圖6）可以得到，不考慮滲流時(shí)基坑安全系數(shù)為1.19，考慮滲流時(shí)基坑安全系數(shù)為1.02。可見(jiàn)本工程中滲流作用對(duì)基坑開(kāi)挖時(shí)鐵路路基位移的影響及基坑的安全性是不容忽略的。

4.2基坑開(kāi)挖對(duì)鐵路路基的保護(hù)措施

為了減少放坡開(kāi)挖對(duì)鐵路路基變形的影響，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合實(shí)際情況，提出以下兩種措施方案：方案A先對(duì)排水明渠底部（施工前將其改移）及坡腳進(jìn)行旋噴樁加固直徑650@500，然后進(jìn)行放坡開(kāi)挖，見(jiàn)圖7；方案B采用懸臂樁支護(hù)直徑1000@12000+旋噴樁止水，并對(duì)坡腳進(jìn)行旋噴樁加固直徑650@500，見(jiàn)圖8。圖5可以看出，滑裂面在（3-2d）粉質(zhì)粘土夾粉土層與（3-2e）粉質(zhì)粘土夾粉土層的分界線上，由此推斷無(wú)論是方案A的攪拌樁還是方案B的懸臂樁都應(yīng)該穿透（3-2d）粉質(zhì)粘土夾粉土層，使滑裂面向土層深處發(fā)展，從而提高安全系數(shù)。由計(jì)算結(jié)果可以知：采用方案A時(shí)，鐵路路基的最大位移約24mm，安全系數(shù)1.12；采用方案B時(shí)，鐵路路基的最大位移約為13mm，安全系數(shù)1.17。顯然方案B效果更好。這是由于樁的抗彎剛度更大，變形更小，限制了土體的位移，很好的起到了隔斷作用。而安全系數(shù)變化不明顯是因?yàn)閮蓚€(gè)方案的工程措施都使得滑裂面向土層深處發(fā)展，很好的提高了基坑自身的安全性。從圖11和圖12可以看出，基坑安全性的極限情況僅僅是基坑局部有滑坡，而基坑整體是安全的。因此施工時(shí)局部土體也需進(jìn)行加固。

5結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)際工程，利用PLAXIS程序模擬基坑放坡開(kāi)挖過(guò)程，分析滲流條件下的基坑整體穩(wěn)定性，并通過(guò)模擬的結(jié)果提出合理的工程措施方案來(lái)減少放坡開(kāi)挖對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。得到結(jié)論如下：

（1）本工程中滲流對(duì)基坑開(kāi)挖時(shí)鐵路路基位移的影響及基坑的安全性是不容忽略的。同時(shí)采用有限元強(qiáng)度折減法并考慮流固耦合計(jì)算得到基坑整體穩(wěn)定安全系數(shù)，其計(jì)算假定比較符合工程實(shí)際，計(jì)算結(jié)果合理可信。

（2）雖然對(duì)提高基坑自身的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，旋噴樁加固+放坡開(kāi)挖和懸臂樁+坡腳加固的效果相差不大，但是采用剛度更大的懸臂樁+坡腳加固的措施對(duì)限制鐵路路基變形的效果更明顯。