复杂环境下的深基坑支护优化设计研究论文_彭智昌

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摘要:与常规地段相比,在繁华地段对深基坑进行开挖的难度往往极高,如何在保证施工安全的前提下,高效完成有关工作,自然成为人们讨论的重点。文章以珠江国际大厦作为研究案例,首先概括了在确定深基坑支护方案时,需要设计人员考虑的内容,接下来从实际出发,提出了对深基坑支护设计进行优化的关键,例如,支护方案的选择、双排桩支护的设计等,供有关人员参考。

关键词:复杂环境;深基坑支护;双排桩支护

引言:不断加快的城市化进程,将地下空间的开发提到了全新的高度,基坑工程周边的环境,自然变得更加敏感、复杂,在对深基坑支护进行设计时,设计人员应以基坑工程周边的环境为依据,参考施工要求、基坑轮廓等因素,对现有的围护方案进行选择,在保证周边环境安全的基础上,提高支护方案的合理性、经济性。深基坑所面临的问题,集中在地面沉降、管线保护等方面,只有对深基坑支护的设计进行优化,才能避免上述问题带来更加深远的影响。

1确定深基坑支护方案

以珠江国际大厦为例,设计人员首先需要明确土层具有的物理性质,再对比不同性质土层的特点(如表1),确定支护方案,即:以挖孔桩、双排的预应力锚索为基础,将其与搅拌桩截水方案相结合,利用联锁排桩式的挡土桩,为止水效果提供有效保证。

表1 土层力学性质指标

其中,层厚的单位为m,ω的单位为%,с的单位为kN?m-3,γ的单位为kPa,φ的单位为°,κ的单位为cm?s-1。

1.1比较并确定参数

要想使设计方案达到深基坑支护的有关要求,前提是保证基坑具有良好的稳定性,在此基础上,对基坑的变形、围护桩墙的强度进行有效把控,以施工要求为依据,以建筑特点和需求为参考,对围护桩墙等参数加以确定。另外,建筑物受边界影响较大,构建符合结构边界特点的模型边界,自然显得很有必要。待上述工作告一段落,设计人员便可以确定土体施工的主要方式,对初始应力进行分析,通过模拟开挖过程的方式,得出土地具体的弹性模量,完成对模型尺寸、维度和参数进行确定的工作。

1.2计算地基承载能力

对深基坑的围护桩墙进行优化,关键是计算地基的承载能力,地基承载力=8*N-20,其中,N为锤击数,这样做的目的是保证在基坑施工结束后,所预留出口上方的变形程度略小于两侧,另外,水管底部和出入口顶板间的距离,也可以被控制在较小的范围内,承托作用具有的价值,因此而得到充分的发挥。对深基坑而言,水平位移的最大值,就是地面上与坑底接近的部分,要想避免在对深基坑进行施工的过程中,由于水管沉降而带来不必要的损伤,在铺设雨水管的过程中,有关人员应通过将检修井布置在道路两端的方式,对管线具有的适应能力进行强化[1]。

1.3高效的土方开挖

基于深基坑支护所展开的土方开挖环节,往往具有较大的深度,受施工场地所占面积的制约,开挖难度始终难以得到有效降低,所开挖出土的数量,往往会给后续的施工带来直接影响。因此,在开挖土方的过程中,以下几点内容需要引起有关人员的重视:首先,将第一道支撑作为施工栈桥,依次对坑内土方进行分成,对称开挖立柱周边土方,这样做可以有效避免滑坡问题的出现;其次,控制立柱两侧的高差,降低发生立柱位移情况的几率,为土方施工具有的安全性提供保证;最后,将基础施工和支撑施工进行结合,减少土方开挖的暴露时间,保证开挖质量及效率。

1.4其他注意事项

本文所研究珠江国际大厦位于富含地下水的地区,在基坑开挖的过程中,地下水的存在,提高了基坑支护施工具有的难度,止水问题需要设计人员引起重视。例如,通过设置探井的方式,明确周边水塘的范围和作用,结合实际情况,通过注入土体与水泥粉灰拌合物的方式,对土地具有的物理性能进行改变,从而达到止水的目的。另外,在利用灌注桩、粉喷桩展开施工时,有关人员应当从实际出发,确定提钻速度、喷粉时间,为施工的质量提供保证。实践表明,文中所提及止水方案,在实际应用的过程中,发挥出了应有的作用。

2优化深基坑支护设计

首先,设计人员应选择符合实际情况的支护方案,这是因为支护方案正确与否,往往会给施工进度和工程成本带来直接影响,只有根据周边环境的特点,对深基坑支护设计进行优化,才能保证工程在投入运行后,其价值和作用得到充分的发挥。具体来说,在设计支护方案时,设计人员应重点考虑盖挖逆作法和明挖顺作法,其中,盖挖逆作法的优势是降低使用临时支撑设施的几率,尽量避免基坑出现变形的问题,明挖顺作法则需要以熟练的施工工艺作为基础,作为单独存在的支护体系,明挖顺作法给设计进度带来的影响可以忽略不计。如果工程的施工难度较大,例如,珠江国际大厦,设计人员则应当将明挖顺作法视为首选,在对支护结构进行选择时,较为常见的组合有两种,分别是支撑体系加钻孔灌注桩,支护体系加钻孔灌注桩。

接下来,对双排桩支护进行设计(如图1),如果工程所在地区存在着沉式的地下广场,则需要利用圆拱形支护和双排桩支护相结合的方式,去除内支撑,扩大开挖空间,为运输工程的进行提供条件。要想使支护工程具有的作用得到充分发挥,设计人员可以在双排桩间对高压旋喷桩加以应用,通过将高压旋喷桩与钻孔灌注桩进行结合的方式,达到防水挡土的效果,除此之外,高压旋喷桩的作用,还包括强化土层的支撑能力[2]。

图1 双排桩支护

最后,对于包含半圆形设计的建筑而言,圆拱形支护是较为常见的支护方式,在设计圆拱形支护的过程中,设计人员应重点考虑钻孔灌注桩的直径、桩间距,在此基础上,通过加固双排桩的方式,为施工的质量提供保证。研究表明,将环梁加固支护和双排桩进行结合,可以使结构和工程的刚度得到显著提升,这也应当引起设计人员的注意。

结论:

综上所述,深基坑支护在建筑施工的过程中,具有无法被替代的重要作用,对处于复杂环境的建筑来说,科学的支护方案,可以为施工的质量、效率提供强有力的保障,一旦出现偏差,不仅施工进程会受到影响,人们的财产、生命安全也会受到威胁。由此可见,设计人员在对支护方案进行设计和优化时,应从实际出发,保证所设计支护方案,具备应有的科学性、合理性,为后续施工环节的开展奠定基础。

参考文献:

[1]张萌萌.复杂环境条件下的深基坑支护设计与分析[J].广东土木与建筑,2019,26(05):48-51.

[2]王广超,王德忠.浅谈复杂环境条件下深基坑支护设计及施工技术[J].能源技术与管理,2012(02):146-147.

论文作者:彭智昌

论文发表刊物:《防护工程》2019年11期

论文发表时间:2019/8/29

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