高層建筑工程中深基坑支護(hù)方案研究

黃剛

（白山昌泰建工集團(tuán)有限公司 吉林白山 134300）

1 工程概況

擬定建設(shè)1～12#樓，主要是17～33層高的住宅，建筑的主體結(jié)構(gòu)為框架體系，并且配備有對應(yīng)的地下室；擬定建設(shè)人防與非人防地下車庫?；油诰蛎娣e大致是481367m2，周民約1088.3m。

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

2.1 基坑支護(hù)方案

東面使用復(fù)合土釘?shù)闹ёo(hù)體系展開對應(yīng)的作業(yè)，部分地區(qū)通過對應(yīng)規(guī)格的鉆孔灌注樁體系進(jìn)行擋土；南面借助放坡的支護(hù)體系展開作業(yè)；西面周邊的地下室地區(qū)借助直徑為700的雙排鉆孔樁體系進(jìn)行擋土，其余區(qū)域接借助對應(yīng)規(guī)格的鉆孔灌注樁體系進(jìn)行對應(yīng)的擋土；北面地區(qū)由于12#樓深入電梯井（實(shí)際挖深9.85m及10.85m）接近基坑邊線，因此借助規(guī)格為φ700@900，φ800@1000的排樁進(jìn)行對應(yīng)的擋土[1]。

2.2 基坑地下水處理方案

（1）比水帷幕?；又ёo(hù)的作業(yè)區(qū)間范圍當(dāng)中配置有密實(shí)的粉土，所以選用兩排規(guī)格尺寸為700mm的雙軸深層攪拌樁進(jìn)行對應(yīng)的建設(shè)施工作業(yè)。

（2）降排水規(guī)劃。①在其基坑中使用管井進(jìn)行相關(guān)的疏通引水作業(yè)，在基坑當(dāng)中一種配置有將近150個(gè)對應(yīng)的管井，下降的坑內(nèi)地下水輔助以明溝排水的形式進(jìn)行疏通，基坑之外配置有21個(gè)用于水位勘測的回灌井。②基坑在挖掘的過程當(dāng)中，依照作業(yè)場地的現(xiàn)場狀況順著基坑附近配置對應(yīng)的排水渠，排水溝的寬度控制在400mm左右，其深度控制在300～500mm上下，排水溝的坡度數(shù)值控制在1%左右，實(shí)時(shí)將其中的雨水排除，以免頂部的積水流入到基坑力，這就要求在基坑周邊配置有對應(yīng)的護(hù)欄，以此來保障施工人員的安全。③在挖掘之前要求開展對應(yīng)的試降水工作，依照現(xiàn)場的降水狀況來確立是否需要補(bǔ)充降水井以及其挖掘的時(shí)間。

3 有限元法模擬分析

因?yàn)榫唧w的項(xiàng)目自身有一定程度的復(fù)雜性質(zhì)，因此著重選取D1AA段深基坑展開有限元信息數(shù)據(jù)研究。

3.1 數(shù)值模擬

（1）土層基本數(shù)據(jù)。挖掘地區(qū)的土層大致數(shù)據(jù)詳情參見表1。

（2）基本狀況。放坡挖掘1.35m；施做支撐；挖掘到7.75m=4m+3.75m；配置剛性鉸；卸除支撐。

（3）本質(zhì)假定。①降水環(huán)節(jié)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)；②不考慮降雨就挖掘所產(chǎn)生的作業(yè)；③不考慮地面的荷載因素的作用。

（4）模型構(gòu)建。①將模型設(shè)定為40m×50m的空間；挖掘面的寬度為30m，挖掘面以外是20m，是基坑挖掘整體深度的將近3倍；②土體借助殼體元件，將其看作是理想性的材質(zhì)；再者就是，其對應(yīng)的支撐選用的是梁單元；③樁體與土體之間看作是綁定束縛[2]。

表1 土層本質(zhì)數(shù)據(jù)

（5）計(jì)算分析。①整體受力研究。基坑挖掘工作進(jìn)行完成之后，樁體所受到的應(yīng)力是最大的，并且在與臨坑面相對較近的區(qū)域，其極限應(yīng)力甚至是達(dá)到了8.76kPa。土體總體的應(yīng)力值大多都相對較小，最小的應(yīng)力只有將近1.2kPa。挖掘面之外的坑頂?shù)孛娉霈F(xiàn)有對應(yīng)的沉降狀況，并且距離壁越遠(yuǎn)的區(qū)域沉降的數(shù)值也就越大，并呈現(xiàn)出逐漸平緩的趨勢；基坑底部向上凸起，距離坑壁越遠(yuǎn)向上凸起的形變量就越低。②樁體受力研究。由圖1與圖2我們不難看出，樁體的受力會(huì)伴隨著挖掘深度的增加而增加，極限的受力點(diǎn)漸漸的開始向基坑的中央位置移動(dòng)，在臨坑面位置所受到的應(yīng)力是最大的，其極限值甚至是達(dá)到了8MPa，這是因?yàn)榧觿傂糟q讓該區(qū)域的x軸方向?qū)用嫔系奈灰茖?huì)受到對應(yīng)的約束，因此發(fā)現(xiàn)有對應(yīng)的應(yīng)力集中的狀況；樁體的位移會(huì)伴隨著挖掘工作的不斷開展而出現(xiàn)上漲的趨勢，因?yàn)橛兄蔚男в茫禹斘灰圃谶M(jìn)行支撐過后不會(huì)再出現(xiàn)較大幅度的轉(zhuǎn)變，但是坑底自身的位移甚至是樁體底層的位移一直都處在一個(gè)不斷增加的過程當(dāng)中。③地表下沉與基坑底部凸起的研究?；拥撞康耐蛊鸨囟ㄒ笠谢油獠康耐馏w下沉來進(jìn)行對應(yīng)的彌補(bǔ)，所以在季肯外部出現(xiàn)有對應(yīng)的下沉狀況，如圖3所示距離基坑壁16m之外的沉降逐漸平緩基本不再出現(xiàn)有變化的情況。其基坑底部的隆起極限數(shù)值不到1cm左右，其對應(yīng)的位移最大數(shù)量沒有出現(xiàn)在距離基坑最遠(yuǎn)的區(qū)域，而是出現(xiàn)在距離基坑壁12m上下的距離，12m之后基坑底部的隆起數(shù)量逐漸減小并逐漸區(qū)域穩(wěn)定。

圖1 沿樁長水平方向的受力圖

圖2 樁水平位移

圖3 地表沉降曲線

3.2 分析結(jié)論

通過有限元數(shù)值分析的形式就基坑的挖掘展開了數(shù)值擬定與作業(yè)場地勘測的討論分析，著重借助ABAQUS系統(tǒng)就基坑挖掘展開了對應(yīng)的數(shù)據(jù)擬定工作并展開了對應(yīng)的研究，并得到對應(yīng)結(jié)論：就支護(hù)區(qū)域，基坑挖掘工作完成之后，樁體所受到的應(yīng)力最用最大，并且在臨坑面相對較近的區(qū)域，其極限應(yīng)力值為8.76MPa。土體總體的所受應(yīng)力條件相對較小，最低的壓強(qiáng)只有1.2kPa。挖掘面之外的地面出現(xiàn)有沉降的情況，并且距離基坑壁越遠(yuǎn)的區(qū)域其沉降的總量也就越大，但逐漸趨于平和；基坑底部出現(xiàn)有向上凸起的趨勢，距離基坑壁越遠(yuǎn)的區(qū)域其變化總量逐漸變得穩(wěn)定。基坑支護(hù)規(guī)劃經(jīng)過計(jì)算之后其規(guī)劃是合理的。

4 施工重難點(diǎn)及監(jiān)測

4.1 施工重難點(diǎn)

東面鉆孔灌注樁支護(hù)與附近建筑物之間的最小間距控制在8左右。在雨季到來時(shí)，一旦觀測井當(dāng)中的水位超過規(guī)定值之時(shí)，要求進(jìn)行對應(yīng)的排水工作，以此來確保作業(yè)的安全進(jìn)行。

4.2 施工監(jiān)測內(nèi)容

監(jiān)測的主體對象為：基坑挖掘時(shí)，為實(shí)時(shí)檢測所有圍護(hù)的位移狀況，順著支護(hù)樁頂部每間距一定的距離就配置一個(gè)水平的勘測點(diǎn)，總共配置有55個(gè)樁頂水平監(jiān)測點(diǎn)。其次是圍護(hù)體系周圍土體深層次水平位移勘測。第三，基坑周邊的路面與管線的位移勘測。第四，基坑周圍建筑物的沉降勘測。最后是就其外部地下水位的檢測。

4.3 施工監(jiān)測的方法和報(bào)警值

（1）水平位移監(jiān)測。順著基坑的周邊選取方向線的兩邊，預(yù)埋兩個(gè)水久測控點(diǎn)，之后在基坑邊順著這兩個(gè)端點(diǎn)連接成的直線之上配置對應(yīng)的點(diǎn)，定時(shí)勘測這些點(diǎn)的偏移方向的間距，并進(jìn)行對應(yīng)的比對，也就是能夠得到這些檢測點(diǎn)的水平位移總量。

（2）深層水平位移監(jiān)測?；油诰虻那耙恢?，在預(yù)期的區(qū)域，使用規(guī)格為GXY-1的百米鉆機(jī)鉆出對應(yīng)的孔，管體當(dāng)中有互相為90°的四個(gè)導(dǎo)槽和土體形變的方向保持一致。

（3）基坑外的水位監(jiān)測。借助降水井，使用規(guī)格為SWJ90鋼尺水位儀檢測其水位的變化狀況[3]。

4.4 基坑監(jiān)測結(jié)果

就小區(qū)深基坑展開對應(yīng)的水平位移以及其垂直位移與圍護(hù)周圍土體的水平位移等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。其檢測的數(shù)據(jù)信息表明：水平位移積累的變量超過了其對應(yīng)的警報(bào)值，主體原有主要是因?yàn)榛油诰蛩┞兜臅r(shí)間太久。其位移積累變量超出報(bào)警值的大致原因是因?yàn)榛油练酵诰蛩┞兜臅r(shí)間太久所導(dǎo)致的。前期基坑外部的水位相對較低，基坑以外的土體水分子消逝，主要是因?yàn)槠渫馏w固結(jié)沉降所產(chǎn)生的。整個(gè)基坑項(xiàng)目自挖掘至基礎(chǔ)作業(yè)都沒有發(fā)生安全事故。

5 結(jié)論

該項(xiàng)目地處的區(qū)域附近環(huán)境復(fù)雜、土體環(huán)境不佳、有著較大的差異性，施工時(shí)間緊湊、基坑形狀不規(guī)則并且作業(yè)的難度相對較大，但是在作業(yè)測控層面上所有基坑可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化的作業(yè)，就基坑項(xiàng)目支護(hù)由于各個(gè)因素的存在其安全問題都可以得到及時(shí)解決，因此保障了作業(yè)的安全與順利進(jìn)行。