論基坑支護(hù)設(shè)計(jì)對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響

李永專

摘? ? 要：基坑施工是目前建筑施工的重要組成部分，尤其是伴隨如今各類高層建筑的不斷涌現(xiàn)，基坑施工的重要性日益凸顯。而在基坑施工所需的各類工藝當(dāng)中，支護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性不言而喻，其不僅關(guān)系到基坑本身的質(zhì)量和效果，也會(huì)對周邊環(huán)境產(chǎn)生不容忽視的影響。基于此，本文以“基坑支護(hù)對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響”為主要研究對象，通過實(shí)際案例對具體的影響展開論述，以期相關(guān)研究內(nèi)容能夠?yàn)椴糠止こ探ㄔO(shè)項(xiàng)目，提供參考。

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù);設(shè)計(jì);周邊環(huán)境;影響

1? 前言

基坑支護(hù)技術(shù)是目前建筑工程中，一種應(yīng)用較廣的技術(shù)。但是其在實(shí)際應(yīng)用過程中，很容易對周邊環(huán)境造成影響，若不加以提前研究，很有可能導(dǎo)致后續(xù)建筑在投入使用的過程中，產(chǎn)生連帶效應(yīng)，影響建筑的品質(zhì)。

2? 案例情況概述

筆者所應(yīng)用的這一則案例，基坑整體呈“矩形”，采用承臺(tái)樁基礎(chǔ)，“矩形”長為59.3m，寬14.4m，總面積為825m2，圍護(hù)總長度達(dá)144m。就周邊環(huán)境而言，該基坑北側(cè)有一高架橋道路，地下室外墻距離道路紅線3.76m，距離高架橋的橋墩28m;基坑?xùn)|側(cè)道路磨損較為嚴(yán)重地下室外墻距離道路紅線最近的位置有3.33m;基坑西側(cè)為高層建筑，該建筑地下室距離基坑最近處有11.2m;基坑南側(cè)為另一高層建筑，其地下室外墻距離基坑最近位置為12.5m。在管線分布方面，基坑下方并無管線，北側(cè)圍墻周邊分布一定量的電纜、電話線和排污管道等。

3? 基坑支護(hù)工程簡述

基坑支護(hù)施工必須秉承安全第一、降低對周邊環(huán)境影響，兼顧便捷性和成本控制的原則。在具體施工過程中，其從這樣幾個(gè)方面予以實(shí)施。

3.1? 圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的選擇

根據(jù)案例基坑的深度和規(guī)模，在確保施工質(zhì)量的情況下，要盡可能選擇三軸攪拌樁內(nèi)插H鋼的圍護(hù)方式，畢竟案例所在區(qū)域的周邊環(huán)境相對放松。

3.2? 支撐體系的選型

支撐的平面布置及選型，必須考慮到周邊環(huán)境的安全性，要求最終的選擇必須以服務(wù)和優(yōu)化整體施工進(jìn)度為根本目標(biāo)，盡可能降低施工的總成本。

首先，在支撐材料類型的選擇上，多用水平支撐材料包括鋼支撐和鋼筋混凝土支撐兩種類型。前者的優(yōu)點(diǎn)在于方便安裝和拆除，工期相對較短、對材料的損耗較小，能夠合理控制其變形情況的發(fā)生;缺點(diǎn)在于支撐系統(tǒng)的整體剛度較弱、縱橫連接桿之間的連接基本屬于鉸接狀態(tài)，一旦基坑形狀不規(guī)則、跨度較大時(shí)，就不適合這種支撐;后者優(yōu)點(diǎn)在于整體剛度大、可現(xiàn)場澆筑、可靠性高、控制基坑變形性能好、能夠適應(yīng)基坑底部不規(guī)則的情況，缺點(diǎn)在于材料不容易回收、對環(huán)境有害等。而結(jié)合案例的實(shí)際情況，為了保障基坑施工以及周邊環(huán)境的安全，最終選擇了DP609的鋼管作為支撐。

其次，在支撐平面布置形式的選擇上，因?yàn)榘咐幕有螤钶^為規(guī)整，同時(shí)考慮到基坑開挖深度和變形控制等相關(guān)要求，其最終選擇了“對撐+角撐”的平面布置形式。

4? 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響分析

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響是多維的，比如通常認(rèn)知中的沉降影響、地下水影響以及空間規(guī)劃影響等，有些影響屬于直觀能夠?yàn)橐曈X所感受到的，而有些影響則是潛在性、不容易被發(fā)現(xiàn)，需要通過一定的計(jì)算才能感受到。深入了解這些影響，并且根據(jù)這些影響更好地調(diào)整基坑支護(hù)施工方案，就成為一個(gè)十分重要的問題。

4.1? 基坑重點(diǎn)保護(hù)對象的界定

因?yàn)榘咐鱾?cè)已建成諸多高樓大廈、西側(cè)和北側(cè)道路下布置諸多市政管線，所以這些模塊，成為案例基坑所要重點(diǎn)保護(hù)、或者施工過程中要格外注意的對象?；又ёo(hù)施工首先要避免因?yàn)椴季€、開挖設(shè)置管道，而影響到這些原始建筑的地下空間和管線布局。

4.2? 基于GTS NX軟件開啟的影響分析

在現(xiàn)有的規(guī)范和計(jì)算方式當(dāng)中，對于基坑開挖于周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響，并沒有準(zhǔn)確的計(jì)算方式，或者已有的計(jì)算方法存在局限性。故而本文中，筆者應(yīng)用了GTS NX軟件，就需要研究的問題進(jìn)行了計(jì)算。然后根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，反向調(diào)整基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案，以免計(jì)算中的影響在后續(xù)施工過程中真的發(fā)生。

首先，在計(jì)算系統(tǒng)中，在基坑模型的選擇上，本次計(jì)算系統(tǒng)模型涉及了支撐、分層土體、工法樁排樁等不同的類型和結(jié)構(gòu)，其中土體采用的模型是修正摩爾-庫侖模型，本質(zhì)上屬于線性彈性模型。選擇模型的目的是為了在計(jì)算系統(tǒng)中構(gòu)建最接近案例基坑的條件，確保后續(xù)的計(jì)算結(jié)果，毗鄰真實(shí)。

其次，在區(qū)域的計(jì)算和初始條件的選擇方面，本次計(jì)算要按照最不利的情況進(jìn)行考慮，模擬將基坑開挖至坑底的情況。其主要的實(shí)施步驟為：設(shè)定工程樁以及鄰近建筑的基礎(chǔ)，并且保證初始應(yīng)力場;工法樁施工;支撐施工和土體開挖。之所以要按照臨界點(diǎn)的方式來設(shè)置計(jì)算條件，目的是為了將施工過程中所有會(huì)產(chǎn)生可能的影響全部涉及，沒有遺漏。

再次，需要考慮在一定范圍內(nèi)基坑支護(hù)所產(chǎn)生的影響，在該計(jì)算模塊當(dāng)中，主要采用四邊體單元模式進(jìn)行模擬，使用梁單元模擬支撐、工法樁和土體基礎(chǔ)面的方式，來設(shè)計(jì)所有的接觸面單元。因?yàn)樵撓到y(tǒng)的計(jì)算過程，直接選擇了最不利的情況，故而在影響的呈現(xiàn)方面，會(huì)有較多的情況出現(xiàn)。

最后，就計(jì)算結(jié)果而言，為了更好地反映基坑開挖最原始的應(yīng)力和完整施工過程，本次計(jì)算共設(shè)置了四個(gè)模擬的施工步驟，即初始場地應(yīng)力計(jì)算、圍護(hù)樁施工、設(shè)置第一道支撐、開挖直至基底。在采用剛性支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)的情況下，數(shù)值模擬計(jì)算得到的理想建筑周邊距離沉降量不應(yīng)超過20mm，由計(jì)算結(jié)果可以看出，采用支撐+SMW工法樁的圍護(hù)式施工，對周邊環(huán)境所產(chǎn)生的影響，被控制在合理的范圍內(nèi)。

5? 結(jié)束語

總而言之，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與周邊環(huán)境本質(zhì)上是相互影響的兩個(gè)存在，一方面基坑支護(hù)設(shè)計(jì)需要充分考慮到周邊環(huán)境的客觀因素，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的呈現(xiàn);另一方面，基坑施工技術(shù)的真正應(yīng)用，很大程度上也會(huì)對周邊環(huán)境造成影響。深入分析這些影響和連帶效應(yīng)，才能更好地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為日后其他項(xiàng)目的施工，積累參考。如此，才能確保在建筑行業(yè)快速發(fā)展，各種高樓林立的今天，基坑支護(hù)技術(shù)能夠更好地服務(wù)建設(shè)、滿足大眾的需求，提高安全系數(shù)和建設(shè)效果，避免各種事故的出現(xiàn)。

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