高层建筑工程中深基坑支护方案研究

2018-10-11黄刚

建材与装饰 2018年41期

关键词：桩体勘测土体

黄刚

（白山昌泰建工集团有限公司吉林白山 134300）

1 工程概况

拟定建设1～12#楼，主要是17～33层高的住宅，建筑的主体结构为框架体系，并且配备有对应的地下室；拟定建设人防与非人防地下车库。基坑挖掘面积大致是481367m2，周民约1088.3m。

2 基坑支护设计方案

2.1 基坑支护方案

东面使用复合土钉的支护体系展开对应的作业，部分地区通过对应规格的钻孔灌注桩体系进行挡土；南面借助放坡的支护体系展开作业；西面周边的地下室地区借助直径为700的双排钻孔桩体系进行挡土，其余区域接借助对应规格的钻孔灌注桩体系进行对应的挡土；北面地区由于12#楼深入电梯井（实际挖深9.85m及10.85m）接近基坑边线，因此借助规格为φ700@900，φ800@1000的排桩进行对应的挡土[1]。

2.2 基坑地下水处理方案

（1）比水帷幕。基坑支护的作业区间范围当中配置有密实的粉土，所以选用两排规格尺寸为700mm的双轴深层搅拌桩进行对应的建设施工作业。

（2）降排水规划。①在其基坑中使用管井进行相关的疏通引水作业，在基坑当中一种配置有将近150个对应的管井，下降的坑内地下水辅助以明沟排水的形式进行疏通，基坑之外配置有21个用于水位勘测的回灌井。②基坑在挖掘的过程当中，依照作业场地的现场状况顺着基坑附近配置对应的排水渠，排水沟的宽度控制在400mm左右，其深度控制在300～500mm上下，排水沟的坡度数值控制在1%左右，实时将其中的雨水排除，以免顶部的积水流入到基坑力，这就要求在基坑周边配置有对应的护栏，以此来保障施工人员的安全。③在挖掘之前要求开展对应的试降水工作，依照现场的降水状况来确立是否需要补充降水井以及其挖掘的时间。

3 有限元法模拟分析

因为具体的项目自身有一定程度的复杂性质，因此着重选取D1AA段深基坑展开有限元信息数据研究。

3.1 数值模拟

（1）土层基本数据。挖掘地区的土层大致数据详情参见表1。

（2）基本状况。放坡挖掘1.35m；施做支撑；挖掘到7.75m=4m+3.75m；配置刚性铰；卸除支撑。

（3）本质假定。①降水环节已经实现；②不考虑降雨就挖掘所产生的作业；③不考虑地面的荷载因素的作用。

（4）模型构建。①将模型设定为40m×50m的空间；挖掘面的宽度为30m，挖掘面以外是20m，是基坑挖掘整体深度的将近3倍；②土体借助壳体元件，将其看作是理想性的材质；再者就是，其对应的支撑选用的是梁单元；③桩体与土体之间看作是绑定束缚[2]。

表1 土层本质数据

（5）计算分析。①整体受力研究。基坑挖掘工作进行完成之后，桩体所受到的应力是最大的，并且在与临坑面相对较近的区域，其极限应力甚至是达到了8.76kPa。土体总体的应力值大多都相对较小，最小的应力只有将近1.2kPa。挖掘面之外的坑顶地面出现有对应的沉降状况，并且距离壁越远的区域沉降的数值也就越大，并呈现出逐渐平缓的趋势；基坑底部向上凸起，距离坑壁越远向上凸起的形变量就越低。②桩体受力研究。由图1与图2我们不难看出，桩体的受力会伴随着挖掘深度的增加而增加，极限的受力点渐渐的开始向基坑的中央位置移动，在临坑面位置所受到的应力是最大的，其极限值甚至是达到了8MPa，这是因为加刚性铰让该区域的x轴方向层面上的位移将会受到对应的约束，因此发现有对应的应力集中的状况；桩体的位移会伴随着挖掘工作的不断开展而出现上涨的趋势，因为有支撑的效用，坑顶位移在进行支撑过后不会再出现较大幅度的转变，但是坑底自身的位移甚至是桩体底层的位移一直都处在一个不断增加的过程当中。③地表下沉与基坑底部凸起的研究。基坑底部的凸起必定要求要有基坑外部的土体下沉来进行对应的弥补，所以在季肯外部出现有对应的下沉状况，如图3所示距离基坑壁16m之外的沉降逐渐平缓基本不再出现有变化的情况。其基坑底部的隆起极限数值不到1cm左右，其对应的位移最大数量没有出现在距离基坑最远的区域，而是出现在距离基坑壁12m上下的距离，12m之后基坑底部的隆起数量逐渐减小并逐渐区域稳定。

图1 沿桩长水平方向的受力图

图2 桩水平位移

图3 地表沉降曲线

3.2 分析结论

通过有限元数值分析的形式就基坑的挖掘展开了数值拟定与作业场地勘测的讨论分析，着重借助ABAQUS系统就基坑挖掘展开了对应的数据拟定工作并展开了对应的研究，并得到对应结论：就支护区域，基坑挖掘工作完成之后，桩体所受到的应力最用最大，并且在临坑面相对较近的区域，其极限应力值为8.76MPa。土体总体的所受应力条件相对较小，最低的压强只有1.2kPa。挖掘面之外的地面出现有沉降的情况，并且距离基坑壁越远的区域其沉降的总量也就越大，但逐渐趋于平和；基坑底部出现有向上凸起的趋势，距离基坑壁越远的区域其变化总量逐渐变得稳定。基坑支护规划经过计算之后其规划是合理的。

4 施工重难点及监测

4.1 施工重难点

东面钻孔灌注桩支护与附近建筑物之间的最小间距控制在8左右。在雨季到来时，一旦观测井当中的水位超过规定值之时，要求进行对应的排水工作，以此来确保作业的安全进行。

4.2 施工监测内容

监测的主体对象为：基坑挖掘时，为实时检测所有围护的位移状况，顺着支护桩顶部每间距一定的距离就配置一个水平的勘测点，总共配置有55个桩顶水平监测点。其次是围护体系周围土体深层次水平位移勘测。第三，基坑周边的路面与管线的位移勘测。第四，基坑周围建筑物的沉降勘测。最后是就其外部地下水位的检测。

4.3 施工监测的方法和报警值

（1）水平位移监测。顺着基坑的周边选取方向线的两边，预埋两个水久测控点，之后在基坑边顺着这两个端点连接成的直线之上配置对应的点，定时勘测这些点的偏移方向的间距，并进行对应的比对，也就是能够得到这些检测点的水平位移总量。

（2）深层水平位移监测。基坑挖掘的前一周，在预期的区域，使用规格为GXY-1的百米钻机钻出对应的孔，管体当中有互相为90°的四个导槽和土体形变的方向保持一致。

（3）基坑外的水位监测。借助降水井，使用规格为SWJ90钢尺水位仪检测其水位的变化状况[3]。

4.4 基坑监测结果

就小区深基坑展开对应的水平位移以及其垂直位移与围护周围土体的水平位移等相关数据进行检测。其检测的数据信息表明：水平位移积累的变量超过了其对应的警报值，主体原有主要是因为基坑挖掘所暴露的时间太久。其位移积累变量超出报警值的大致原因是因为基坑土方挖掘所暴露的时间太久所导致的。前期基坑外部的水位相对较低，基坑以外的土体水分子消逝，主要是因为其土体固结沉降所产生的。整个基坑项目自挖掘至基础作业都没有发生安全事故。