談深基坑支護優(yōu)化設(shè)計監(jiān)測
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關(guān)鍵詞：深基坑；優(yōu)化設(shè)計；監(jiān)測
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?；?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。場地各土層的組成及物理力學(xué)指標(biāo)見表1。本場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支護設(shè)計
3.1支護型式選擇
由于該基坑不具備放坡條件，不能采用土釘墻支護；且地方政策不允許支護結(jié)構(gòu)出紅線，錨桿在本基坑支護中不能使用。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型式（見圖1）。支護樁采用旋挖樁，⌀900@1800，嵌固段長度大于8m。
在初步設(shè)計時采用兩道水平斜支撐(見圖2）。經(jīng)計算，坡頂最大水平位移約為12.7mm。該方案安全性較高，但對施工影響較大，工程造價較高，施工周期較長。最終施工圖改為一道水平斜支撐。開始時水平斜支撐布置在-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)計算其坡頂最大水平位移約為18.4mm。最終方案更加簡單，對施工影響相對較小，降低了工程造價，極大地縮短施工周期，但坡頂位移相對較大。為保證支護結(jié)構(gòu)的可靠性，在場地允許的南側(cè)、西側(cè)和北側(cè)增加了拉錨樁，作為冗余設(shè)計。同時要求在底板澆筑時，將筏板與支護之間的空隙用同標(biāo)號混凝土一起澆筑，即相當(dāng)于在底板處形成一個支點，可有效控制支護體系變形。
4監(jiān)測分析
4.1監(jiān)測方案
為了驗證支護結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工質(zhì)量，本基坑監(jiān)測布置了坡頂水平和豎向位移監(jiān)測、深層水平位移監(jiān)測、支撐內(nèi)力監(jiān)測、立柱沉降監(jiān)測以及周邊建筑物豎向沉降監(jiān)測。布置坡頂水平和豎向位移監(jiān)測點11個，深層水平位移監(jiān)測點5個，支撐內(nèi)力監(jiān)測點11個，立柱沉降監(jiān)測點2個，周邊建筑物豎向沉降監(jiān)測9個。
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，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點換撐位置以上位移相對平緩，樁頂位移量達(dá)24.26mm；西側(cè)CX4點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)測結(jié)果表明必要的冗余設(shè)計，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。實測最大內(nèi)力8496.10kN，最小4105.70kN，均在支撐梁承載能力設(shè)計值范圍內(nèi)。采用啟明星軟件計算的最大內(nèi)力3047.9kN，最小2251.6kN。實測支撐梁內(nèi)力比理論計算的軸力要大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)測點。緊鄰基坑的圍墻豎向位移量較小，至換撐時，最大沉降量僅為9.10mm。
5結(jié)論
在深基坑支護設(shè)計時，當(dāng)周邊環(huán)境簡單，可以適當(dāng)允許支護結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變形，從而對內(nèi)支撐進行優(yōu)化設(shè)計，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。通過施工過程的監(jiān)測分析，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)計值基本一致，滿足了施工的要求。優(yōu)化后的設(shè)計方案有效地降低工程造價、縮短施工周期。拆換撐后，支護體系會發(fā)生較大變形，在設(shè)計和施工過程中應(yīng)充分考慮，如設(shè)計時增加冗余設(shè)計、施工中做好應(yīng)急處置措施等。
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作者：鄧祖保 季鄭杰 孫麗 單位：安徽工程勘察院