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)與施工研究

袁 　野 仝聯(lián)飛

（四川省川建勘察設(shè)計(jì)院，四川 成都 610000）

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)與施工研究

袁 野 仝聯(lián)飛

（四川省川建勘察設(shè)計(jì)院，四川 成都 610000）

建設(shè)地下多層結(jié)構(gòu)的時(shí)候，結(jié)合主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)方式屬于有效的防護(hù)措施，是近年來(lái)應(yīng)用以及發(fā)展的新型支護(hù)方式。本文研究了設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，構(gòu)建主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本框架，提出了幾種結(jié)合主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的方式，闡述施工的關(guān)鍵技術(shù)，為以后進(jìn)一步研究深基坑支護(hù)技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)；主體結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)與施工

相比較以往深基坑施工技術(shù)來(lái)說(shuō)，結(jié)合主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的方式具備節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、縮短工期的優(yōu)勢(shì)，是構(gòu)建可持續(xù)健康發(fā)展節(jié)約型社會(huì)的關(guān)鍵，同時(shí)也是一種新型支護(hù)技術(shù)。本文集中闡述了設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的方式，全面促進(jìn)基坑支護(hù)技術(shù)以后的發(fā)展。

一、主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計(jì)類(lèi)型

（一）墻體相結(jié)合

主體地下室圍護(hù)墻和外墻相結(jié)合的形式通常為地下連續(xù)墻。設(shè)計(jì)和計(jì)算墻體相結(jié)合結(jié)構(gòu)的時(shí)候應(yīng)該合理分析施工中、竣工中以及使用中地下連續(xù)墻的不同結(jié)構(gòu)與荷載作用的狀態(tài)，并且也應(yīng)該切實(shí)符合正常使用和不同承載能力情況下的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)需求。設(shè)計(jì)兩墻合一接頭形式主要有設(shè)計(jì)接頭結(jié)構(gòu)和施工接頭以及設(shè)計(jì)連接主體的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)接頭的過(guò)程中滿足主體結(jié)構(gòu)變形與受力的實(shí)際需求，尤其是保障可以剪力傳遞新舊混凝土接縫的位置，同時(shí)設(shè)置響應(yīng)和止水措施和抗?jié)B措施。設(shè)計(jì)兩墻合一結(jié)構(gòu)中一般應(yīng)用現(xiàn)澆地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，施工質(zhì)量經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定因素，會(huì)對(duì)墻體結(jié)構(gòu)受力性能和抗?jié)B性造成影響。

（二）水平構(gòu)件相結(jié)合

主體結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件圍護(hù)強(qiáng)形變小、支撐剛度大，可以當(dāng)作內(nèi)支撐，適合應(yīng)用在逆作施工中。內(nèi)支撐系統(tǒng)如果是地下室結(jié)構(gòu)樓板，此時(shí)框架梁施工體系為無(wú)梁樓蓋板和梁板體系。實(shí)際操作中因?yàn)樾枰治鱿蛳峦谕恋墓こ?，?yīng)該在結(jié)構(gòu)樓板上對(duì)兩種結(jié)構(gòu)都設(shè)置相應(yīng)的出土口，前兩種均需要在結(jié)構(gòu)樓板上設(shè)置一定數(shù)量的出土口，無(wú)梁樓蓋板結(jié)構(gòu)可以更加方便地進(jìn)行挖土，但是因?yàn)閷儆诙螛前迨┕ろ?xiàng)目，板梁接縫處的位置應(yīng)該設(shè)置一定的止水措施。內(nèi)支撐若是地下結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件，應(yīng)該合理計(jì)算正常使用和不同承載能力情況下的極限狀態(tài)，同時(shí)也切實(shí)滿足使用期限和施工周期的需求。當(dāng)結(jié)構(gòu)梁板被當(dāng)作臨時(shí)施工棧橋或者平臺(tái)的時(shí)候，設(shè)計(jì)構(gòu)件中應(yīng)分析動(dòng)力荷載。計(jì)算樓板預(yù)留孔位置的變形和應(yīng)力，并且設(shè)置孔口邊梁。施工中連接地下連續(xù)墻和地下結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件的過(guò)程中保障滿足主體結(jié)構(gòu)變形以及受力的實(shí)際需求，依據(jù)連接剛性需求設(shè)計(jì)構(gòu)造，結(jié)構(gòu)中都設(shè)置止水構(gòu)造。

（三）豎向構(gòu)件相結(jié)合

當(dāng)支撐系統(tǒng)和主體結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件結(jié)合的時(shí)候，利用結(jié)合主體結(jié)構(gòu)工程的立柱樁保護(hù)臨時(shí)立柱來(lái)處理立柱樁與豎向立柱。如果施工中應(yīng)用臨時(shí)立柱，完成地下室結(jié)構(gòu)項(xiàng)目以后需要及時(shí)拆除臨時(shí)立柱，同時(shí)托換主體結(jié)構(gòu)柱。若施工中應(yīng)用主體結(jié)構(gòu)結(jié)合柱的時(shí)候，實(shí)際操作中合理使用H型鋼柱、角鋼格構(gòu)柱等。在完成基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)以后依據(jù)澆筑外包混凝土的方式處理形成H型鋼柱或者角鋼格構(gòu)柱，板上一般需要預(yù)留澆筑孔，立柱樁正常使用的時(shí)候，能夠?qū)炷梁蛣判詷?gòu)件進(jìn)行共同作用。

二、深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合設(shè)計(jì)的分析方法

（一）工程實(shí)用分析法

工程實(shí)用分析法實(shí)際上就是對(duì)分離水平支撐體系和圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析?？梢允褂眠B續(xù)介質(zhì)平面有限元分析法處理圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可以使用平面豎向彈性地基梁分析法處理圍護(hù)結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)理正基坑支護(hù)軟件、理正基坑支護(hù)軟件等平面豎向彈性地基梁分析方式?，F(xiàn)階段經(jīng)常使用ABAQUS、ADINA、PLAXIS等連續(xù)介質(zhì)平面有限元分析方法。水平支撐類(lèi)型為周邊地下聯(lián)系強(qiáng)兩墻合一結(jié)構(gòu)支撐形式，空間桿系模型方式分析臨時(shí)水平支撐，此時(shí)可以合理應(yīng)用啟明星軟件。主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)向結(jié)合的方式被臨時(shí)周邊維護(hù)體結(jié)構(gòu)方式取代，考慮梁板作用模型的方式來(lái)分析主體結(jié)構(gòu)支撐水平依稀，此時(shí)可以合理應(yīng)用ABAQUS、ANSYS等大型有限元分析軟件。

（二）豎向支撐、水平支撐、維護(hù)結(jié)構(gòu)一起作用的三維m法

支護(hù)結(jié)構(gòu)作為這種方式的主要分析目標(biāo)，依據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)為中心構(gòu)建三維有限元模型，這種模型結(jié)構(gòu)包括土彈簧單元、豎向支撐系統(tǒng)、維護(hù)結(jié)構(gòu)以及水平支撐系統(tǒng)。如果依據(jù)臨時(shí)水平支撐進(jìn)行分析，此時(shí)利用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬體系梁結(jié)構(gòu)；主結(jié)構(gòu)梁板為水平支撐結(jié)構(gòu)的時(shí)候，分析水平支撐構(gòu)件中可以應(yīng)用板單元和梁?jiǎn)卧瑫r(shí)也需要充分分析板和梁的共同作用。立柱樁和立柱為豎向支撐體系的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)形式，模擬中應(yīng)用梁?jiǎn)卧?。彈簧單元?lái)對(duì)坑底以下土體進(jìn)行模擬，大型有限元軟件對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和分層開(kāi)挖土體的方式進(jìn)行模擬，荷載來(lái)對(duì)坑外土體進(jìn)行模擬，以便于可以合理分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力。

（三）結(jié)構(gòu)和土共同作用方式下的三維有限元方法

深基坑中結(jié)合主體地下結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的方式具備十分復(fù)雜的支撐結(jié)構(gòu)，開(kāi)挖土體的時(shí)候?qū)儆诮Y(jié)構(gòu)和土一起作用的三維問(wèn)題，如果此時(shí)只是應(yīng)用平面分析方式不能完全展現(xiàn)基坑三維形變的情況，同時(shí)也不能體現(xiàn)建筑支撐結(jié)構(gòu)變形和受力規(guī)律。所以需要應(yīng)用三維有限元分析方式來(lái)處理上述問(wèn)題。三維有限元分析中包括以下模擬方式為三維四面體單元、三維六面體單元。利用板待援對(duì)支撐樓板和圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，依據(jù)梁?jiǎn)卧獊?lái)對(duì)梁支撐和立柱進(jìn)行模擬。三維有限元方式分析過(guò)程中主要有支護(hù)結(jié)構(gòu)和土體結(jié)構(gòu)，同時(shí)也應(yīng)該著重闡述結(jié)構(gòu)和土體對(duì)于建筑的共同作用，依據(jù)施工實(shí)際情況來(lái)對(duì)施工過(guò)程中進(jìn)行模擬，以便于獲得建筑結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)隨著建筑事業(yè)的高速發(fā)展，越來(lái)越多地開(kāi)始使用主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的建筑結(jié)構(gòu)，并且成為基坑技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。因此上述主要研究了主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相合形式的設(shè)計(jì)方法和分析方式，分析中提出了3種主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的構(gòu)件形式，為豎向支撐結(jié)構(gòu)體系、水平構(gòu)件結(jié)構(gòu)體系、墻體結(jié)合。依據(jù)上述三種主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合的形式，提出了幾種分析主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)框架體系的綜合技術(shù)，主要包括基于規(guī)范維護(hù)結(jié)構(gòu)、工程實(shí)用分析法、結(jié)構(gòu)和土共同作用的有限元分析法以及三維m分析法。這種基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在工程領(lǐng)域已經(jīng)得到一定成果，可以全面提升建筑單位的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]文均麗.超高層建筑地下主體結(jié)構(gòu)與深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計(jì)和分析[J].建設(shè)科技，2014（13）：98-99.

[2]李益斌.高層建筑主體結(jié)構(gòu)與深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計(jì)[J].城市地理，2014（24）：55-55，56.

[3]李靜，竇玉東，王亞軍，等.深基坑換撐技術(shù)分析研究[C].第四屆全國(guó)地基基礎(chǔ)與地下工程技術(shù)交流會(huì)論文集，2015： 55-58.

[4]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[C].第六屆全國(guó)基坑工程研討會(huì)論文集，2010：191-199.

[5]岳建勇，姚激，黃紹銘，等.軟土地區(qū)敏感條件下深基坑工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐[C].第十一屆全國(guó)土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2011：769-775.

[6]蔣睿，鐘志穎.主體結(jié)構(gòu)逆作法施工技術(shù)在某深基坑與地下結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用[J].重慶建筑，2010，9（9）：49-50.

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