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談深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)

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談深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)

關(guān)鍵詞:深基坑;優(yōu)化設(shè)計(jì);監(jiān)測(cè) 

1工程概況

擬建工程為一棟26層商辦樓,帶兩層地下室。地下室基坑形狀近矩形45.80m×48.30m,其北側(cè)深9.40m,南側(cè)深10.20m。基坑?xùn)|、南及西側(cè)距離紅線較近。其東側(cè)和南側(cè)為一層廠房。西側(cè)為已建的18層住宅樓及地下室,最近距離約13m。

2工程地質(zhì)情況

本場(chǎng)地地層主要由新近堆積的填土(Q4ml)、第四系上更新統(tǒng)(Q3pl+al)沖洪積成因的粘土、粉質(zhì)粘土等組成。場(chǎng)地各土層的組成及物理力學(xué)指標(biāo)見表1。本場(chǎng)地中地下水主要為賦存于①層雜填土中。地下水水量、水位的變化幅度受天氣影響明顯,在豐水期地下水位較高,最高可達(dá)地表,水量中等;枯水期水位較低,部分地段無地下水,水量貧乏;最大變化幅度約1.5m。

3支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1支護(hù)型式選擇

由于該基坑不具備放坡條件,不能采用土釘墻支護(hù);且地方政策不允許支護(hù)結(jié)構(gòu)出紅線,錨桿在本基坑支護(hù)中不能使用。本基坑平面尺寸較小,形狀接近于正方形,因此采用灌注樁加水平斜支撐是較為合理的支護(hù)型式(見圖1)。支護(hù)樁采用旋挖樁,⌀900@1800,嵌固段長(zhǎng)度大于8m。

3.2優(yōu)化設(shè)計(jì)

在初步設(shè)計(jì)時(shí)采用兩道水平斜支撐(見圖2)。經(jīng)計(jì)算,坡頂最大水平位移約為12.7mm。該方案安全性較高,但對(duì)施工影響較大,工程造價(jià)較高,施工周期較長(zhǎng)。最終施工圖改為一道水平斜支撐。開始時(shí)水平斜支撐布置在-2.5m處,并且布置一道腰梁,后為了控制樁頂水平位移,把水平斜支撐上移布置到了冠梁處(見圖3)。經(jīng)計(jì)算其坡頂最大水平位移約為18.4mm。最終方案更加簡(jiǎn)單,對(duì)施工影響相對(duì)較小,降低了工程造價(jià),極大地縮短施工周期,但坡頂位移相對(duì)較大。為保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠性,在場(chǎng)地允許的南側(cè)、西側(cè)和北側(cè)增加了拉錨樁,作為冗余設(shè)計(jì)。同時(shí)要求在底板澆筑時(shí),將筏板與支護(hù)之間的空隙用同標(biāo)號(hào)混凝土一起澆筑,即相當(dāng)于在底板處形成一個(gè)支點(diǎn),可有效控制支護(hù)體系變形。

4監(jiān)測(cè)分析

4.1監(jiān)測(cè)方案

為了驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量,本基坑監(jiān)測(cè)布置了坡頂水平和豎向位移監(jiān)測(cè)、深層水平位移監(jiān)測(cè)、支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)、立柱沉降監(jiān)測(cè)以及周邊建筑物豎向沉降監(jiān)測(cè)。布置坡頂水平和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)11個(gè),深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)5個(gè),支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)11個(gè),立柱沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)2個(gè),周邊建筑物豎向沉降監(jiān)測(cè)9個(gè)。

4.2水平與豎向位移

冠梁頂部的水平與豎向位移值均較小,其中冠梁頂部的水平最大水平位移為16mm,最大豎向位移為3.3mm。均比理論計(jì)算的樁頂位移量要小。

4.3深層水平位移

CX3、CX4樁深層水平位移曲線見圖4、圖5。當(dāng)開始挖土?xí)r,樁頂位移逐漸增大,并沿深度方向呈近似線性關(guān)系?;娱_挖接近底部時(shí),樁頂反方向小幅位移,樁頂以下5.0~6.0m位置的位移量增大,位移曲線近似弓形。其中CX4最大位移為20.17mm,最大側(cè)位移約為基坑深度的0.2%。換撐之后,樁頂約束消失,樁頂位移明顯增大。南側(cè)CX3點(diǎn)換撐位置以上位移相對(duì)平緩,樁頂位移量達(dá)24.26mm;西側(cè)CX4點(diǎn)換撐位置以上位移急劇增大,樁頂位移量達(dá)42.97mm。造成樁頂位移不同的原因,是由于西側(cè)中間距離紅線較近,無法施工拉錨樁,而南側(cè)中部施工了3根拉錨樁。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明必要的冗余設(shè)計(jì),可有效地減小坑頂位移,增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.4軸力

支撐梁內(nèi)力變化曲線見圖6。從曲線中可發(fā)現(xiàn),隨著基坑開挖深度的增加,支撐梁內(nèi)力逐漸增大。實(shí)測(cè)最大內(nèi)力8496.10kN,最小4105.70kN,均在支撐梁承載能力設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)。采用啟明星軟件計(jì)算的最大內(nèi)力3047.9kN,最小2251.6kN。實(shí)測(cè)支撐梁內(nèi)力比理論計(jì)算的軸力要大1.57~3.14倍。

4.5周邊建筑豎向位移

本基坑西側(cè)已建的18層住宅樓及地下室,其底板標(biāo)高與本基坑開挖深度標(biāo)高基本一致,未布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。緊鄰基坑的圍墻豎向位移量較小,至換撐時(shí),最大沉降量?jī)H為9.10mm。

5結(jié)論

在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí),當(dāng)周邊環(huán)境簡(jiǎn)單,可以適當(dāng)允許支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變形,從而對(duì)內(nèi)支撐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),如減少內(nèi)支撐道數(shù)、調(diào)整內(nèi)支撐的豎向位置、增加拉錨樁等冗余設(shè)計(jì)。通過施工過程的監(jiān)測(cè)分析,本基坑頂部水平與豎向位移、深層水平位移量均未超過預(yù)警值,緊鄰基坑的圍墻豎向變形量也較小,與最初設(shè)計(jì)值基本一致,滿足了施工的要求。優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案有效地降低工程造價(jià)、縮短施工周期。拆換撐后,支護(hù)體系會(huì)發(fā)生較大變形,在設(shè)計(jì)和施工過程中應(yīng)充分考慮,如設(shè)計(jì)時(shí)增加冗余設(shè)計(jì)、施工中做好應(yīng)急處置措施等。

參考文獻(xiàn):

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[4]龔曉南,楊仲軒.巖土工程變形控制設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2018.

作者:鄧祖保 季鄭杰 孫麗 單位:安徽工程勘察院