【摘要】基于圆形基坑的基坑方案在设计中综合考虑了地下结构受力情况与结构性能，根据基坑体系设计出的地下结构方案非常符合地下结构形式要求，而且基于圆形基坑的基坑设计方案与传统基坑设计方案相比，具有较大的结构受力优势与建设成本控制优势，所以基于圆形基坑的基坑方案设计已成为当前大型地下工程的主要设计方法。
【关键词】圆形基坑；基坑方案；设计方法；有限元分析
随着我国新时期经济建设不断取得新的成就，大型地下工程已成为现代城市建设中的重点项目，如何通过基坑方案策划提高地下工程整体质量与建设效率，已成为当前建筑行业在新时期发展中面临的共同话题，基于圆形基坑的基坑方案设计是一种相对较为合理的结构形式，可以满足当前大型地下工程基坑方案设计要求，所以基于圆形基坑的基坑方案设计已被广泛应用到大型地下工程项目。本文运用几种不同的计算方法对圆形围护结构的变形及内力进行对比研究，结果虽然显示二维环形墙等效刚度法虽然可以考虑其三维效应，但由于力学意义的不明确只能作为初步估算方法，而三维m法和三维连续介质有限元方法可以解决以上问题。
1.基于圆形基坑的基坑方案设计与实施
1.1工程概况简述
本文就某大型圆形地下井式炉的圆形基坑方案进行设计，此工程基本情况是井式炉净空直径18.0m，基础底板厚2m，基础垫层0.1m，基坑底标高-28.300，支护桩内侧设置五层钢筋混凝土的环梁支撑，环梁支撑顶面标高分别为-4.250、-8.550、-12.850、-17.150、-21.450。根据本文中井式炉工程的勘察报告显示拟建场上部盖层属于第四系沉积层，而且上部盖层主要土质由素填土、粘性土、碎石混粘土等成分组成，下伏基岩位置主要由石炭系泥岩、砂岩以及灰岩等成分组成。此圆形基坑工程支护利用钻（冲）孔灌注桩和钢筋混凝土的环梁支撑围护栏结构，这种支撑结构可以使圆形基坑更好的满足工程整体要求，本工程中的围护栏结构平面示意图如图1所示。
图1，井式炉结构的平剖面示意图
1.1基于圆形基坑的基坑方案设计
根据井式炉施工工艺要求将基坑围护栏结构设计成外圆内方的结构形式，基坑上段在设计过程中采用圆形地下连续墙作为基坑围护栏结构，基坑下段设计过程中采用灌注桩与平面支撑结构体系作为基坑围护栏结构，这样可以保证基坑围护栏结构形式可以满足井式炉施工工艺要求。首先应对井式炉圆形基坑进行地面硬化、环形车道施工、设置周边截排水沟、集水坑等项目的施工，同时也要针对设计要求进行施工支护桩以及坡顶周边注浆止水帷幕施工，这些工序准备结束后才可以根据设计图纸要求进行基坑挖掘施工。当井式炉基坑施工挖掘到-3.300标高处需要进行桩顶土钉挂网、桩顶冠梁施工，同时在桩顶土钉挂网、桩顶冠梁施工结束后要对基坑进行坑外降水井施工，深井降水措施是本文中井式炉基坑施工中所采用的主要坑外降水方式。井式炉基坑施工挖掘到-6.450标高处需进行桩间土钉挂网施工、第一层环梁支撑的施工，这样才能确保井式炉基坑在继续施工过程中的整体稳定性能。井式炉基坑施工挖掘到-10.750标高处应进行桩间土钉挂网、第二层环梁支撑施工，井式炉基坑施工挖掘到-15.050标高处应进行桩间土钉挂网、第三层环梁支撑施工，井式炉基坑施工挖掘到-19.350标高处应进行桩间土钉挂网、第四层环梁支撑施工，井式炉基坑施工挖掘到-23.650标高处应进行桩间土钉挂网、第五层环梁支撑施工，井式炉基坑施工挖掘到-28.300标高处应进行基础垫层、底板结构施工，同时也要自下而上逐步施工内衬墙、结构预埋件、墙顶冠梁等其他结构的施工，这样才能避免因井式炉基坑土基不稳定造成的安全隐患事故发生。
1.2井式炉基坑上部土体开挖
本文中井式炉基坑第一次挖掘-3.300～-28.300m标高处是基于已完成的圆形结构，同时将已完成的地下连续墙形成的直径为18.0m的圆形结构作为第一次挖掘的围护体系，开挖施工分别在4个区分层进行这样可以减少对环境带来的不良影响，同时4个区分层施工中要靠近拟建厂房边线2.2m的内侧扇形区域进行施工，同时也要保证内侧扇形区域每层的开发深度控制在3.5m之内，这样才能确保井式炉基坑第一次开挖的整体质量与影响范围控制。施工过程中要在预定施工区域按照每层2的厚度均匀下降，同时也要讲施工区域限定在沿地墙宽约15m的环状带范围之内，要注意当环状带在施工中统一下降两层后才能进行扇形区域施工，要求施工单位在施工中要严格遵守不同区域以及不同工艺的施工顺序。环状带在施工中的挖掘高度一定要控制在2m之内，同时也要保证4个区域环状带在施工中开挖深度要保持同步性，扇形区域挖掘应该从边缘位置向中心方向逐渐挖掘，这样可以确保井式炉基坑上部土体施工质量可与满足实际要求。
2.基于圆形基坑的基坑方案结构计算
三维连续介质有限元法在实际运用中可以利用实体单元模拟土体，同时也可以将土体与基坑结构相互作用通过实体单元模拟出来，对解决基坑工程施工中很多问题的计算有着重要作用，其中可以计算环境影响、土地压力受到结构位移动态变化数据等，而且三维连续介质有限元法与弹性地基梁法、三维“m”法相比具有很多优势，三维连续介质有限元法在使用中所取的参数更加符合基坑设计要求，从而可以更准确、真实的反应出基坑功臣施工中所面临的问题。本文采用MIDASGTS3.0软件实现对基坑的三维连续介质分析，将土体与结构相互作用、地下连续墙厚度影响都充分考虑进来，然后利用实体单元对土体以及相应部位进行三维数值模拟，同时利用高阶六面体实体单元对土体进行网络划分，利用四边形板结构单元对基坑地墙进行模拟。
结束语：
现阶段基于圆形基坑的基坑方案设计已成为大型地下工程施工中的主要设计方法，基于圆形基坑的基坑设计方案可以在基础上提高大型地下工程整体质量，但当前针对圆形基坑部分参数的计算方法还没有一个最佳算法，这要求设计人员在基坑设计过程中要不断汲取最先的工程算法以及科学算法。本文针对实际工程施工中的圆形基坑设计方案与方案进行分析，通过检验确定基于圆形基坑的基坑方案具有很多优势性能，对提高大型地下工程施工质量与施工效率有着重要作用，同时也可以更好的为施工单位减少坑基施工中的成本投入，帮助施工单位在项目建设过程中可以提高工程质量与获取更多经济效益。
【参考文献】
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