在復雜環(huán)境下深基坑支護結(jié)構設計與監(jiān)測

梅雪

摘 要：高層建筑的不斷興建使基坑施工環(huán)境越來越復雜，尤其是在高層建筑群中，深基坑的施工需要考慮多種影響因素，為此在其支護結(jié)構的設計上必須要充分的對周邊環(huán)境進行掌握，并且在深基坑支護施工中需要對其進行全面的監(jiān)測，以保證其施工中的情況可以及時的得到反饋，以此來判斷在環(huán)境較為復雜的條件下其結(jié)構設計及施工流程、工藝是否合理，進而對設計方案進行調(diào)整，從而提高深基坑支護結(jié)構的施工質(zhì)量，使其可以應對周邊復雜環(huán)境所帶來的影響。

關鍵詞：深基坑；支護結(jié)構；設計；監(jiān)測

一般高層建筑施工區(qū)域為建筑密集區(qū)或是基礎設施較為完善的區(qū)域，其周邊環(huán)境中建筑較多、道路建設較為完善，再加上地下管線的分布等情況都使基坑開挖需要面對極為復雜的施工條件，為此必須要根據(jù)環(huán)境的特點及深基坑土方開挖的施工要求來設計相應的支護結(jié)構，同時在深基坑支護結(jié)構設計中需要充分考慮到如何在避免對周邊環(huán)境的破壞的情況下可以滿足土方挖掘的要求，并且在施工中需要注意對施工過程進行監(jiān)測，進而使深基坑支護結(jié)構可以達到理想的設計要求。

一、工程實況

為了對復雜環(huán)境下深基坑支護結(jié)構設計與監(jiān)測的的特點及要點進行更加全面的分析，以下結(jié)合某高層建筑施工的工程實況來對深基坑支護結(jié)構進行綜合探討，以下為此建筑工程情況的介紹。

本項目地處某市中心地段，四周環(huán)境較為復雜，建筑結(jié)構為140m×87m的長方形，占地面積達10894m2，新建面積為51525m2，地上聯(lián)體高樓建筑面積共有33837m2，高約為4-16層，地下建筑面積為17688m2，共3層。基坑結(jié)構深為14.45m，周長為355m，占地面積是5990m2，部分電梯井深度可達16.9m?；铀闹艿匦螐碗s，其中南側(cè)距地下室外墻邊線為1.74m，含有各類市政管線，如通訊、燃氣、監(jiān)控、污水等管線；東側(cè)距用地紅線為1.8m，地處代征城市綠化帶范圍，含有各類道路市政管線，道路屬于城市交通主干道，交通頻繁，保護級別非常高；西側(cè)是一幢6—7層磚混、377mm沉管灌注樁為樁基礎的內(nèi)部辦公室和一幢7層磚混的住宅樓；東北側(cè)是一幢24層大廈，地下1層是鉆孔灌注樁基礎；西北側(cè)是一幢4—6層磚混、鉆孔灌注樁基礎的建筑樓，最近基坑約13m。

二、項目施工環(huán)境

1、工程地質(zhì)概況

本工程主要依據(jù)地質(zhì)土層沉積時間、環(huán)境、巖性和物理性質(zhì)，以及實際勘測情況等，可將地基土層總分為7個層次，每個層次又有其亞層結(jié)構。其中本基坑涉及的土層主要包括雜黏土層、填土層、粉質(zhì)黏土和粘質(zhì)粉土層、淤泥質(zhì)和粉質(zhì)黏土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、粉砂層等，而基坑底部處于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層。

2、水文環(huán)境

本工程地下水以孔隙潛水為主，水位很低，測得穩(wěn)定地下水位約為0.60-1.90m。地下水位變化受大氣降水影響，平均年變化幅度控制在1.00-1.50m。由于粘質(zhì)粉土層的滲水系數(shù)很高，為方便挖坑，可在坑內(nèi)加入適量水。

三、深基坑支護結(jié)構設計

1、深基坑支護結(jié)構設計原則

（1）穩(wěn)定性原則。深基坑支護結(jié)構其核心原理就是保證基坑周邊土體的穩(wěn)定性，以此來保證土方挖掘的順利施工。

（2）安全性原則。在設計中需要根據(jù)復雜環(huán)境的特點尋找最安全的施工方案，保證周邊施工環(huán)境的安全性。

（3）經(jīng)濟性原則。在設計的過程中需要科學合理的優(yōu)化設計內(nèi)容，從而使施工成本及施工工期都可以得到有效的縮減。

2、支護方案設計

結(jié)合本項目基坑開挖深度、施工環(huán)境，最佳的基坑支護結(jié)構選用“二墻合一”結(jié)構，即地下連續(xù)墻兼做地下室外墻。經(jīng)多方考慮，最終選定支護結(jié)構為800mm厚地下連續(xù)墻，豎向布設3道鋼筋混凝土內(nèi)支撐結(jié)構，選擇混凝土內(nèi)支撐的原因是混凝土支撐可依照基坑結(jié)構靈活布設，剛度較大。地下連續(xù)墻選用十字鋼板進行墻體連接，和主體結(jié)構通過底板邊梁、樓層梁柱、樓板、混凝土內(nèi)墻等部件進行連接，借助接駁器將基礎底板和樓層梁體有效連接，施工便捷，質(zhì)量有保障，且防水性很高，可有效確保地下連續(xù)墻和主體的完整性。為保障地下室美觀整潔、干燥，可在地下連續(xù)墻內(nèi)部一定距離處設置內(nèi)襯墻，該空間可用作排水和集水的處理。地下連續(xù)墻底部需埋入穿透性弱、性質(zhì)好的淤泥質(zhì)黏土層。為有效降低地下連體墻沉降對周圍預埋件的影響，施工過程中可埋設注漿管于地連墻鋼筋籠內(nèi)部，當?shù)叵逻B體墻施工完畢后，可開始地下連體墻底部的高壓注漿，進而減少地下連體墻底部的沉渣，并提升墻底土體的承載能力，增大墻底端上方位置的側(cè)摩阻力，降低地連墻施工沉降，提升整體結(jié)構的穩(wěn)定性和承載力，其優(yōu)點表現(xiàn)為以下方面。

（1）此施工方案所采用的技術工藝相對成熟，因此在施工中其可控性也較強，并且在應用中具有較高的抗彎、抗強能力，使支護結(jié)構整體的穩(wěn)定性得到了提高。

（2）此深基坑支護結(jié)構屬于臨時性支護結(jié)構，其可以根據(jù)實際的工程要求進行調(diào)整，這種靈活性特點使支護結(jié)構在支撐作用中可以根據(jù)周邊環(huán)境特點進行更改，因此可以有效提高結(jié)構的防變形能力，進而使支護結(jié)構施工更加簡便。

3、施工監(jiān)測

由于基坑施工周圍環(huán)境復雜，開挖過程中要嚴格安排專業(yè)人員實時監(jiān)測基坑和周圍環(huán)境。主要監(jiān)測建筑物和道路的穩(wěn)定性，地下管道線路的完整性等，方便施工人員可及時了解施工環(huán)境情況，便于及時調(diào)整施工方案。

4、開挖土方施工

因本工程基坑開挖深度很大，且施工場地受限，基坑開挖難度很大，故基坑出土率嚴重影響到施工進度。

四、支護結(jié)構詳細參數(shù)

1、參數(shù)

本項目以FRWS深基坑支護結(jié)構設計軟件對支護結(jié)構的參數(shù)進行分析，地面載荷控制為20kPa，基坑開挖深度控制在12m基坑深度范圍內(nèi)，結(jié)合地質(zhì)報告選取最佳土層土工計算參數(shù)，借助朗肯土壓力理論開展土體的壓力計算，結(jié)合土體成層性合算水土。

2、支護結(jié)構部分參數(shù)計算

經(jīng)反復核驗，基坑抗傾覆穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性、土體抗隆起的安全系數(shù)分別為1.31<1.2、1.38<1.35、1.92<1.8，均符合設計規(guī)范。

五、基坑支護施工監(jiān)測

為確保基坑支護施工的有效進行，減少基坑施工對周圍環(huán)境的破壞，需全程監(jiān)測施工過程，達到動態(tài)信息化施工。本工程施工過程監(jiān)測主要包括：樁頂水平、垂直位移、圍護樁體深層位移、維護體系裂縫、領近建（構）物水平及垂直位移、基坑外地表裂縫等。

結(jié)語：根據(jù)工程實踐分析可以得出，在復雜環(huán)境下通過對深基坑支護結(jié)構進行設計及監(jiān)測可以有效的提高其整體的質(zhì)量水平，這也是對施工進行控制的有效手段。地下連續(xù)墻支護結(jié)構大大提升了基坑結(jié)構的可靠性和穩(wěn)定性，且各項參數(shù)指標均符合設計規(guī)范，為類似工程提供了重要的借鑒和參考。

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