地下水位对深基坑支护结构影响分析

温欣

辽宁金信人才派遣有限公司 110000

摘要：在桥涵隧道的建设过程中，深基坑工程是重要且常见的建设环节，合理的深基坑支护设计决定了基坑工程是否能顺利进行的关键。深基坑支护结构的影响因素很多，本文结合工程实例，分析地下水位对深基坑支护结构的影响。在其它参数不变的情况下，给出三种工况进行计算分析。结果表明：地下水位越高，支护结构的侧向位移、内力越大，对支护结构越不利。

关键词：深基坑；支护结构；地下水位

1. 引言

随着我国经济建设的不断发展，交通基础设施建设也越来越完善。在大量的工程实践中，基坑开挖与支护是交通工程中的基本内容[1]。基坑开挖必须保证边坡的安全与稳定，对于深基坑来说，坑壁的稳定性问题更为突出。深基坑支护设计及施工是深基坑工程的关键环节，决定其是否能顺利建造[2]。在深基坑设计过程中，需要考虑的深基坑支护结构的影响因素很多，如工点处地质情况、周边环境、地下水位高低等，其涉及范围较广且技术复杂，变化因素多，因而工程师们对深基坑支护工程的重视日益提升。

本文以某工程4.2m深基坑为研究对象，结合《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）[4]中的要求，在其它参数不变的情况下，将地下水位作为唯一变量设置三种工况，对支护结构进行计算分析。

2. 支护方案基本信息

2.1基本信息

本工程基坑深度为4.2m，嵌固深度7.8m，桩材料类型选择500×200钢板桩（每延米截面面积267.6cm2；每延米惯性矩63000cm4；每延米抗弯模量3150cm3），内力计算方法采用增量法，支护结构安全等级为一级，支护结构重要性系数为1.1，设置1个均布超载，超载值为20kN/m。

2.2土层信息及参数

本工程地质情况为，共4层土，具体土层参数如表1所示。内侧降水最终深度为4.2m，外侧水位深度分别为2m（工况1），3m（工况2），5m（工况3）。弹性法计算方法为m法，内力计算时坑外土压力计算方法为主动法。

表1 土层参数

层号	土类名称	层厚	重度	浮重度	黏聚力	内摩擦角	黏聚力	内摩擦角	m,c,K值
		(m)	(kN/m3)	(kN/m3)	(kPa)	(度)	水下(kPa)	水下(度)
1	素填土	1.2	19.0	---	7.0	28.0	---	---	13.6
2	粘性土	4.5	19.0	9.0	7.0	28.0	2.0	25.0	10.2
3	细砂	1.9	21.0	11.0	---	---	1.0	33.0	18.6
4	粗砂	10.0	22.0	12.0	---	---	1.0	37.0	23.8

2.3设计参数

整体稳定计算方法采用瑞典条分法，稳定计算采用应力状态采用有效应力法，条分法中的土条宽度为1m，刚度折减系数K=0.85。

3. 结构计算结果

图1. 地下水位在地表以下2m（工况1）

图2. 地下水位在地表以下3m（工况2）

图3 地下水位在地表以下5m（工况3）

从图中可以看出，地下水位在地表以下2m（工况1）时，支护结构产生内力和位移最大，最大位移达到50.98mm；地下水位在地表以下3m（工况2）时，支护结构产生的内力和位移与工况1相比有所减小，其最大位移为41.21mm；当地下水位在地表以下5m（工况3）时，支护结构产生的内力和位移最小，产生的最大位移为32.14mm。三种工况的内力和位移与地下水位成正比，地下水位越高，支护结构的侧向位移、内力越大，对支护结构越不利。三种工况计算结果均满足规范要求。

对三种工况分别进行基坑内外侧抗弯验算(不考虑轴力)、整体稳定验算、抗倾覆稳定性验算、抗隆起验算、突涌稳定性验算、嵌固深度构造验算、嵌固段基坑内侧土反力验算，均满足规范要求。

4. 结论

本文以4.2m深基坑为研究对象，在其它参数不变的情况下，只改变地下水位高度，分别设置2m、3m、5m三种工况，对支护结构进行计算分析。结果表明：地下水位越高，支护结构的侧向位移、内力越大，对支护结构越不利。

【参考文献】

[1]鲜江林. 成都某地铁深基坑支护结构及其变形特性研究[D].西南科技大学,2018.

[2]聂建国.复杂环境下深基坑支护设计及施工关键技术应用[J].山西建筑,2021,47(24):56-58.DOI:10.13719/j.cnki.1009-6825.2021.24.018.

[3]中华人民共和国行业标准. JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

作者简介：温欣（1991-09），女，辽宁辽阳人，硕士研究生学历，助理工程师，研究方向为铁路桥涵设计。