與地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的超大深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力特性分析

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摘要 隨著我國(guó)城市建設(shè)水平的發(fā)展，建筑高度的提升，使得建筑地下工程無論是在深度上還是在規(guī)模上都得到了較大的提升。在這種情況下，建筑在施工中對(duì)于周圍環(huán)境往往也具有了更高的要求。在本文中，將就與地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的超大深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力特性進(jìn)行一定的研究與分析。

關(guān)鍵詞：地下主體結(jié)構(gòu)；超大深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)；變形；內(nèi)力特性；

1 引言

近年來，我國(guó)城市化建設(shè)得到了較為快速的發(fā)展，越來越多的高層建筑出現(xiàn)在了城市中。而在高層建筑施工中，支護(hù)結(jié)構(gòu)同地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的支護(hù)工程也逐漸增多，由于地下主體結(jié)構(gòu)為建筑支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，兩者之間就一定會(huì)存在一定的影響，如剛度變形控制以及內(nèi)力變形等情況。為了能夠更好的進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)、提升建設(shè)質(zhì)量，就需要我們能夠?qū)烧唛g內(nèi)力特性進(jìn)行一定的研究與分析。

2 地下主體結(jié)構(gòu)同基坑支護(hù)結(jié)合的分析

2.1 結(jié)構(gòu)支護(hù)類型分析

目前，在我國(guó)建筑中，對(duì)于兩者的結(jié)合形式主要有三種：

2.1.1 兩墻合一支護(hù)

支護(hù)圍墻同地下室連續(xù)墻相結(jié)合可以說是現(xiàn)今建筑經(jīng)常使用到的一種基坑支護(hù)方式，對(duì)于地下室連續(xù)墻來說，由于其為建筑地下結(jié)構(gòu)的一部分，對(duì)此，在通過這種方式進(jìn)行支護(hù)時(shí)，就需要能夠在施工過程中連續(xù)墻對(duì)應(yīng)力負(fù)荷方面所產(chǎn)生的變化進(jìn)行充分的考慮。而對(duì)于施工方來說，其所設(shè)計(jì)的連續(xù)墻也應(yīng)當(dāng)能夠在施工以及實(shí)際應(yīng)用過程中對(duì)自身的支護(hù)作用進(jìn)行良好的發(fā)揮，以此保證建筑的整體安全性。此外，在對(duì)連續(xù)墻進(jìn)行設(shè)置時(shí)，也應(yīng)當(dāng)能夠?qū)ㄖ浪こ踢M(jìn)行充分的考慮，通過良好防滲水措施的應(yīng)用延長(zhǎng)建筑的使用壽命。

2.1.2 地下室水平支護(hù)同梁板相結(jié)合

對(duì)于水平梁板來說，其同立柱支護(hù)方式經(jīng)常出現(xiàn)在現(xiàn)今建筑的逆作法施工中。對(duì)于該種施工方式來說，則是將建筑地下室的框架梁與樓板作為了建筑支護(hù)體系的一部分，并在施工完成之后又將這部分梁板作為了地下結(jié)構(gòu)的一部分。在實(shí)際施工中，需要能夠根據(jù)建筑在不同情況下所具有的負(fù)荷不同而對(duì)其進(jìn)行施工，并在支護(hù)時(shí)需要對(duì)出土口進(jìn)行良好的設(shè)置。

2.1.3 豎直構(gòu)件同支護(hù)體系的結(jié)合

通常情況下，施工方會(huì)通過主體結(jié)構(gòu)柱同臨時(shí)支護(hù)立柱相結(jié)合的方式進(jìn)行支護(hù)施工。在這個(gè)過程中，由于建筑主體立柱也能夠起到較好的支護(hù)作用，我們?cè)趯?duì)臨時(shí)立柱進(jìn)行支護(hù)時(shí)則不需要太多的數(shù)量。對(duì)此，在施工完畢后，即使對(duì)這部分立柱進(jìn)行拆除，所造成的浪費(fèi)情況也不會(huì)過于嚴(yán)重。此外，施工方也可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)工程立柱樁同主體結(jié)構(gòu)立柱相結(jié)合的方式進(jìn)行施工。

3 地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的超大深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力特性

3.1 工程概況

我國(guó)南方某建筑，高227m，58層，基礎(chǔ)形式為樁筏基礎(chǔ)，裙房筏板厚 1.7 m，主樓筏板厚為4.1m至6.1m之間，樁入土深度為71.4m，基坑面積約為21000m2。在該建筑周圍，所具有的環(huán)境情況較為復(fù)雜，地下管線、居民建筑數(shù)量較多。

3.2 基坑支護(hù)方案

本工程使用了主體工程地下結(jié)構(gòu)同支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方案進(jìn)行施工，通過地下結(jié)構(gòu)為外墻兼作地下結(jié)構(gòu)梁、板同基坑圍護(hù)墻共同形成基坑圍護(hù)支撐系統(tǒng)，并結(jié)合坑內(nèi)墩式 SMW 工法水泥土攪拌樁地基加固的設(shè)計(jì)方案。兩墻合一地下連續(xù)墻主樓部分一側(cè)厚 1000 mm，其余裙樓部分厚800 mm。

對(duì)于該種支護(hù)方式來說，具有著圍護(hù)體變形小以及支撐剛度大等特點(diǎn)，且對(duì)于周圍居民建筑以及地下管線來說也具有著較小的影響。此外，該工程還在不同樓板空缺位置對(duì)臨時(shí)支撐進(jìn)行了設(shè)立，通過結(jié)構(gòu)柱的使用對(duì)施工過程的豎向荷載進(jìn)行承受。

3.3 水平位移比較

為了能夠?qū)Ρ竟こ痰叵逻B續(xù)墻在施工過程中所具有的變形規(guī)律進(jìn)行反映，特通過三維有限元分析方式的應(yīng)用與規(guī)范推薦的豎向彈性地基梁法在對(duì)位置情況計(jì)算值進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了一定的比較。用于比較分析的三點(diǎn)情況如下所示：

圖1 X10測(cè)點(diǎn)

圖2 X12測(cè)點(diǎn)

圖3 X13測(cè)點(diǎn)

由上圖我們可以看到，通過三維有限元方式計(jì)算的結(jié)果同使用規(guī)范豎向彈性地基梁法相比所獲得的值要稍小，對(duì)于常規(guī)方式來說，其是將工程所具有的三維空間情況在簡(jiǎn)化成平面問題之后對(duì)其進(jìn)行處理，而三維有限元方式則是完完全全按照三維情況對(duì)其進(jìn)行處理，同傳統(tǒng)方式相比具有著更加符合實(shí)際情況的特點(diǎn)；其次，由數(shù)據(jù)可知，該建筑連續(xù)墻所具有的最大水平位移深度平均在-15m左右，即在基坑中部靠下的位置，且圖層的第四層淤泥質(zhì)粘土層底部，這種情況的存在同以順作方式進(jìn)行施工的基坑連續(xù)墻變形情況來說則存在著一定的不同；最后，地下連續(xù)墻測(cè)點(diǎn)所具有的水平位移一般在30mm左右，且最大水平位移同坑深的比值僅為0.16%。之所以出現(xiàn)這種情況，第一，是因?yàn)楸竟こ桃苑謪^(qū)分層的方式進(jìn)行挖掘，能夠在施工中對(duì)圍護(hù)墻體內(nèi)被動(dòng)變形以及壓力情況進(jìn)行有效的減少、進(jìn)而提升基坑安全系數(shù)；第二，通過結(jié)構(gòu)梁板的應(yīng)用，則能夠?qū)⑵湓谧鳛楸竟こ讨ёo(hù)體系的同時(shí)使其水平剛度能夠?qū)B續(xù)墻可能出現(xiàn)的位移情況起到了一定的約束作用。

3.4 連續(xù)墻內(nèi)力分析

在內(nèi)力方面，我們?cè)跍y(cè)斜孔X12基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了三維有限元計(jì)算，獲得結(jié)果如下所示：

圖4 測(cè)斜孔X12有限元結(jié)果

從上圖可以看出：首先，在對(duì)B0板進(jìn)行澆筑之前，整個(gè)連續(xù)墻為一種懸臂狀態(tài)，基坑所具有的挖掘深度不大，但由于地下連續(xù)墻彎距隨開挖深度增加較快。而在對(duì)B0板進(jìn)行澆筑之后，其所具有的位移則不會(huì)隨著土方的挖掘而增大；第二，在本次施工中，由B0、B1板在達(dá)到相關(guān)要求之前往往需要一定的齡期，且土體也處于持續(xù)下滑的過程。對(duì)此，整個(gè)連續(xù)墻所具有的最大彎矩情況則并沒有處于地墻呈懸臂狀的根部位置，而是在向下延伸之后在10m位置處處于最大。

4 結(jié)束語

可以說，在我國(guó)現(xiàn)今高層建筑數(shù)量不斷增多的情況下，對(duì)于基坑支護(hù)的施工則成為了一項(xiàng)非常重要的工作。在上文中，我們對(duì)與地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的超大深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力特性進(jìn)行了一定的研究與分析，對(duì)于我們后續(xù)的施工決策提供了一定的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[2]王衛(wèi)東，徐中華.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計(jì)與施工[J].巖土工程學(xué)報(bào).2010（S1）：124-128.