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摘要：科技的进步，促进工程建设事业得到快速发展。软土沉积是我国沿海、沿河地区广泛发育的特殊土层，一般具有高压缩、低承载、易变形、富含水的特点，对工程建设尤其是基础施工安全易造成极大的影响。软土地区的基坑工程，如果由于基坑围护设计不当，在基坑施工过程中，因软土易变形的特性，在受到扰动的情况下易造成基坑侧壁变形、基底隆起、基坑周边沉降等不良影响，对工程施工造成困难。但由于基坑涉及到的范围较多，且一般作为临时性的工程，要准确地预测基坑的各种变形问题存在很多的困难。本文就灌注桩在软土基坑支护中的应用展开探讨。
关键词：灌注桩；软土基坑；三轴水泥土搅拌桩；支护
引言
我国地大物博，很多地区的土质情况都不同，软土是众多土质中的一种。其一般特点是压力高、承载力低、易变形、含水率高，对工程建设特别是基础设施建设的安全影响很大。对于土质松软的软土来说，基坑工程就显得非常重要，如果基坑围护的方案不够完美，那么就会产生很多可怕的后果，这些负面影响轻则影响到该工程的工期，重则造成巨大的经济损失，甚至还会对施工人员的生命安全造成极大的危害。然而，由于基坑工程的广泛性，一般用作临时工程，但是对于那些在实际工程中是软土的，其后果也是不可估量的，往往都是摸索前进。
1深基坑支护工程的特点
深基坑支护工程是一项系统性的工程，具有较强的个性和综合性，具有以下几个特性：（1）高风险。深基坑支护是以地质勘探资料为设计依据的，地质勘探资料的准确性和全面性至关重要。由于勘探资料及现场施工处置不当引起的基坑事故屡见不鲜。在地勘、设计、施工整个过程中，所有的技术人员要加强风险意识，确保结构安全。（2）复杂性。深基坑施工的场地环境一般较为复杂，毗邻建筑物，施工场地狭窄，还要处理地下水等环境因素。深基坑施工的复杂性，对施工质量提出了更高的要求。（3）临时性。一般说来，基坑支护结构是临时性的，安全储备与永久性建筑相比较小些。建设单位在保证安全的前提下，希望能尽可能的降低成本。
2基坑工程地质
2.1工程概况
本工程位于周边毗邻建筑物及管线较多，施工环境相对狭小。地面建筑物为1幢17F住宅楼、1幢8F住宅楼、1幢7F住宅楼，整体下设2层地下车库，场地±0.000相当于绝对标高+3.450m，平整后场地地面绝对标高按+3.600m考虑，即相对标高+0.150m。基坑位于上海市区，周边建筑物较多，因此基坑形状基本呈不规则状，周长约554m，大地库开挖面积约9230m2。基坑主要开挖深度在9.60m左右，开挖范围内土层以流塑-软塑状黏性土为主，属二级基坑，设计参数如表1所示。
表1 基坑支护设计参数表
2.2基坑方案
为了保证基坑支护结构和周围防护结构的安全，基坑支护结构必须严格控制基坑和地下室施工过程中的变形，同时考虑施工成本、施工周期、操作和方便性。尽量减少对邻近建筑物和周围道路的影响，确保整个项目的顺利实施。分析了灌注桩的优缺点。桩长和桩径可根据设计荷载自由选择。施工噪声小，对周围环境影响小。工程造价高，基坑开挖复杂，止水效果不明显。另外，还需要增加水幕，施工过程中排出的泥浆量较大。中国深基坑的水平支护一般采用钢筋混凝土支护和钢支撑这两个方式。钢筋混凝土故名思议，材料的变形非常小，抵抗形变能力很强，支持效果不错。这种方式使用范围非常广，是当下非常热门的方式。钢支撑的方式，可以极大的辅助钢筋混凝土，这种方式非常的好，可以极大的应对基坑工程。当然，现阶段的支护操作也很简单，能迅速形成支护效果，大大缩短支护体的无支护暴露时间，同时，施加应力后，可大大降低支护体的变形程度，便于基础的后续拆除。坑。从而缩短了施工周期的要求。钢支撑体系的采用主要存在以下缺点：钢支架抵抗形变能力还是可以的，但是，在载荷比较大的情况下，在极限荷载作用下易发生较大变形，不利于基坑附近建筑物的保护。基坑支护体系采用灌注桩支护结构，这是一种钢筋混凝土灌注桩以及在桩顶的压顶梁和腰梁形成的支护结构体系。可以非常有效的起到支护的作用，对于周围建筑物的影响可以很大的减小。
2.3深基坑支护结构选型
不同的基坑支护形式的材料适用、施工过程各不相同，这使得它们在造价和工期上差别很大，对周围建筑物的影响和后续施工方式的影响区别很大。选用适合的深基坑支护类型，需要从地质条件、施工难度、工程造价、施工工期、支护效果等综合考虑。要合理选择基坑支护的形式，一方面要深刻理解各种支护形式的特点，包括其合理性、经济型、优点及缺点，另一方面要结合地质条件、周边环境、工程造价进行综合考虑。深基坑支护结构的选型，首先考虑的是安全，保证建筑物的结构安全和施工安全，其次是考虑经济因素。当地质条件较好，周边环境要求宽松，基坑深度较浅时，可采用土钉墙支护；当基坑深度较深，周边环境要求较高时可采用悬臂式支护结构或拉锚式支护结构；当基坑深度大，周边环境要求较高且地质条件差时，可采用内支撑体系；当基坑深度更大，地质条件更差，周边要求更严时，可采用逆作法。
3 稳定性验算及数值模拟分析
3.1工况简介
基于上述分析，对基坑施工工况进行设计，分3次开挖，第1次开挖至-1.050m，并在-0.650m处设置第1道支撑，第2次开挖至-5.60m，并在-5.20m处设置第2道支撑，第3次开挖至坑底，底板浇筑后在-8.80m处第1次换撑，-4.90m处第2次换撑，回填至±0处拆撑。具体施工工况顺序如图1所示。
图1 施工工况顺序图（单位：m）
3.2数值模拟计算
综合考虑分析问题的合理性和计算速度，采取二维平面应变有限元模型进行分析。在本次模拟中，针对不同的对象采用了不同的单元类型，并且每个单元类型对应有不同的本构模型，具体如表2所示。本次分析采用全自由度约束对基坑竖向进行约束，侧面采用法向约束。同时针对基坑施工过程中渣土车满载或超载的运行情况，本次数值模拟采用均布面荷载来模拟基坑周边超载，超载值为20kPa，有限元分析结果如图2～5所示。根据有限元计算结果，基坑开挖至坑底（-9.65m）时，产生的基坑最大位移为29.2mm，出现位置为基坑中西侧；坑外地表最大沉降16.9mm，出现位置为基坑东侧；建筑物基础最大沉降16.2mm，最小沉降6.1mm，差异沉降为10.1mm。根据国家现行规范，二级基坑所允许的基坑水平位移预警值为40～50mm，地表竖向位移预警值为50～60mm，临近建筑位移预警值为10～60mm，计算所得基坑最大位移及地表最大沉降均在预警值范围内，而建筑物基础沉降量在6.1～16.2mm，产生的差异沉降较小，也在规范允许的范围内，从数值模拟角度分析本次基坑开挖对周边建筑物的影响是安全的。
表 2 分析单元类型与本构模型表
图12 建筑物基础沉降
结语
随着科技的发展，现代建筑发展越来越迅速，人民对建筑的质量也越来越高，对于软土基坑采用灌注桩是建筑工程中非常重要的一环节，在施工过程中要引起施工企业的重视。只有这样，才能促进建筑行业的长远发展，为我国社会主义建设添砖加瓦。
参考文献：
[1]林子晔.灌注桩在软土基坑支护中的应用研究[J].工程质量，2018.
[2]沈立洪.软土地区深基坑施工诱发流动变形问题及其对策研究[D].南京大学，2018.
论文作者:廖怡鹏
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第30期
论文发表时间:2019/9/12
标签：基坑论文; 建筑物论文; 结构论文; 工程论文; 深基坑论文; 位移论文; 工况论文; 《建筑细部》2018年第30期论文;