一、项目背景       某地下暗挖施工采用泥水平衡岩石顶管机施工工艺，管材采用DN2400管径钢筋混凝土管。顶管机机头自重56t，直径为2.92m，长5.85m，采用全地面起重机整体吊入工作井内导轨上，然后在顶推设备作用下进行顶进作业。工作井采用护壁逆作法施工，深度为15m，支护结构采用桩径1m咬合式排桩，桩长21m，嵌固深度7m，在深度0.5m处设置1m×1m冠梁、5.6m与10.2m处设2道0.8×0.8钢筋混凝土环梁支撑。图1：顶管机机头吊装现场图2：吊装作业平面布置二、设计方案       工作井由设计单位设计，未考虑临近桩基吊车荷载对桩基础影响，设计地面超载一般为20kPa，本次吊装施工中，地面超载远超过了设计允许值。超载过大容易导致工作井位移过大，影响支护结构安全。吊装工况的发生，是设计单位在设计阶段无法预料的，施工单位在该特殊工况下，应进行安全性复核。       由于R3、R4离基坑较远，超载引起的土压力扩散对工作井影响较小，仅考虑R1、R2对工作井影响。支腿1受力912.30 kN ，支腿2受力 702.44 kN，支腿下设置路基箱1.5m×6m，分别等效局部荷载为101.37kPa，78.05kPa。       模型建立过程中，地基土体采用修正Mohr-Coulomb模型进行模拟，土压力采用主动土压力计算，并考虑地下水位影响，地下水位根据施工实测取-6m。支护结构受力主要在水平方向，忽略支护桩的自重等轴向受力。选用GEO5“竖井模块”进行结构受力计算。岩土材料指标如下：三、分析计算       依次对各工况进行计算分析，得到围护桩受力情况见图3、图4。图3：围护桩弯矩图4：围护桩剪力      桩身受力弯矩最大值为1170.13kNm，剪力最大值417.49KN，均在第三道腰梁处（Z=10.2m）,与桩身截面承载力1168.49 kN·m大致相等，考虑吊车荷载为偶然状态下短暂施加，非持久设计工况下，可认为达到承载力状态。开挖至基底时，桩身位移达到最大为8.1mm。       Z=0.5m、Z=5.6m、Z=10.2m处设置三道腰梁，受力分别如下图5至图10       通过腰梁受力分析，三道腰梁受力包络图均表现椭圆形，均存在受压区和受拉区，且受压区受拉区径向对称，最大值相似。具有环状物受力形态的共同点。第一道和第二道腰梁水平环向受力性状基本相同，随着深度增加，呈现第三道腰梁＞第二道腰梁＞第一道腰梁。       最大弯矩值1070.13 kN.m与桩身截面承载力1168.49kN.m大致相等，考虑吊车荷载为偶然状态下短暂施加，以及荷载取值与材料性能的安全储备，可认为满足安全要求。       第三道腰梁受力最大，以第三道腰梁截面复核为例，根据《混凝土结构设计规范》GB50010第6.1.2条，在最大弯矩和剪力作用下，上部钢筋应配置钢筋面积1280mm2，实配6C20（钢筋面积1885mm2），腰筋应配置1224mm2，实配4 C 20(钢筋面积1257mm2)，下部纵筋应配置2419mm2，实配钢筋8 C 20（钢筋面积2513mm2），满足要求。四、 总结       暗挖始发井和顶管工作井等竖井结构不同于一般基坑工程，不仅有围护结构，还需要加环形腰梁。利用GEO5竖井模块建模，使用方便，可以得到环形腰梁的内力包络图，为后续结构设计提供受力依据。 查看全部

       很多工程师在使用岩土分析软件搜索边坡最危险滑动面时，会遇到滑动面贴着地形坡面的情况，如下图所示：       这种情况不仅出现在GEO5中，使用其他软件同样存在这种问题，而造成这种滑动面的原因在于所给定的贴近坡面的那层岩土体参数的粘聚力c值取为了0。       对于无粘性土，可以认为最陡的坡面位置即为最危险的滑面。在自然堆积状态下，无粘性土的极限堆积坡角会无限接近于内摩擦角，这也是下图所示自然休止角的由来。       因此当土体无粘聚力时，边坡搜索得到最危险滑面位于地形坡面上是正常的情况。但是实际工程中的岩土体很少是纯粹的无粘性土，大家搜出来的这种滑面并不符合大家的经验和现场实际情况，需要调整。GEO5软件，在遇到这种问题时，给大家提供了三种处理的方法，本文对此进行简单说明。方法一：调整c值       这种方法是最简单的办法。只要将土体材料的c值提高一点，滑面就不会贴着坡面了，下面两张截图分别是c=1kPa和c=3kPa时滑面的情况。       随着c值的增加，滑弧会越往坡体内部移动，所以增加c值可以避免出现滑面贴近坡面。但具体取值会影响边坡稳定系数，c值增加后，建议适当降低内摩擦角取值，不至于出现偏危险的情况。方法二：设定最小滑体重量       在GEO5 2023版当中，当选择搜索区域时，增加了一个“考虑滑面以上岩土体的最小重量”的功能，这个功能可以人为设置滑体大小，来搜索满足当前设置条件下的最危险滑面。      以下两张截图反应的是土体c值都为0时，滑体最小体积分别设定为100kN/m和500kN/m的滑面情况。       使用方法二，在不改变岩土参数的情况下，也能快速实现滑面不位于坡面。方法三：使用限制线限定滑面       GEO5自动搜索时，支持输入多条限制线控制滑动面搜索的范围，原理是滑动面不能和限制线相交，基于此，为让滑面不贴与坡表，可以人为设置多条限制线控制滑动面，示例如下：该方法相较于方法一和方法二操作更加复杂一些，而且最终搜索结果也有跟限制线的设置情况密切相关。       综上，为了避免出现搜索的最危险滑面位于坡面，GEO5提供了3种处理办法，每种办法都有其优劣点，用户在使用时可根据使用习惯和项目实际情况采用相应的办法。 查看全部

       在深基坑分析计算中，水平反力系数的取值对于围护结构的变形影响较大，国内项目一般按照规范采用m法、K法取值，海外项目根据选取规范不同方法也各异，比如欧标采用施密特法（Schmitt）或者查德森法（Chadeisson），法标采用梅纳法（Menard）。本文以实际案例介绍梅纳法在深基坑分析中的应用。1、梅纳法介绍       该方法基于旁压试验的测量结果，得到计算土的水平反力系数的表达式为：其中：       EM为旁压模量，单位MPa；       a为以固支结构底端深度为依据的特征长度，根据Menard假设，位于坑底以下2/3结构嵌固深度处 [m]，可参考下图截图示意：       α为岩土流变系数，针对不同土体，该系数的取值建议如下：2、计算所需参数指标       根据梅纳法的定义，计算水平反力系数主要需要旁压模量和岩土流变系数两个参数，这两个参数，在按照法标执行的勘察项目中都能获取，例如本案例：3、基坑分析计算       第一步根据勘察资料，导入不同深度旁压模量数据       第二步在岩土材料参数中输入土体常规指标以及流变系数       第三步按照常规基坑分析方法分部开挖、添加支撑结构。       最后得到该基坑开挖计算的变形和土压力计算结果如下：围护结构受力如下： 查看全部