偏压荷载下混凝土支护控制基坑侧向位移效果数值模拟对比分析

0 引言
       随着我国交通基础设施建设的快速推进，跨河高速、轨道交通等工程大规模开展，基坑作为地下结构施工的关键环节，其开挖稳定性与后期维护安全直接影响工程质量。在跨河高速公路建设中，基坑常受地形高差、施工堆载、重型设备作业及水体作用等因素影响，易产生偏压荷载。然而，现有研究多集中于传统钢板桩或排桩支护体系，对回填与支撑卸载等关键工况的变形控制机制探讨仍不够深入[1] 。此外，水泥混凝土材料因其高强度、良好可塑性和耐久性，在基坑支护中的应用潜力尚未被充分挖掘。本文在常规数值模拟的基础上引入水泥混凝土材料参数，研究其对偏压基坑位移的控制效果，以期为同类工程提供材料-结构协同优化的设计依据。

1 工程概况

1.1 工程背景

       该基坑工程位于某跨河高速公路建设项目中，基坑平面尺寸为长20.0 m、宽9.0 m，开挖深度8.0 m，其有限元模型如图1所示。基坑周边环境复杂：南侧紧邻施工便道，存在施工堆载以及重型施工设备的频繁作业；北侧为临时空地，无额外荷载。这种单侧超载条件形成了典型的偏压荷载工况，对基坑支护结构提出了较高要求。
 
1.2 支护结构设计

       支护结构采用12 m长的Ⅳ型拉森钢板桩进行围护，桩顶标高与地面平齐，嵌入基坑底以下4 m。为增强整体稳定性，在距离基坑顶部2 m处设置一道直径529 mm、壁厚10 mm的圆管钢支撑，支撑水平间距控制在6 m左右，共设置2道。钢支撑与钢板桩之间通过腰梁连接，形成桩-撑联合支护体系。基坑底部设有8根钻孔灌注桩（桩头），用于承受上部结构荷载[2] 。

1.3 地质勘测情况

       工程区域的地层结构以四层土质为主，在基坑影响深度约20 m范围内，使用的土层主要为素填土、粉质黏土及粉砂层。各土层的物理力学参数指标见表1。