高層住宅深基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題探析

王芙蓉（湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長沙410126）

高層住宅深基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題探析

王芙蓉（湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長沙410126）

隨著對于建筑工程要求越來越高，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是隨著密集建筑物以及大深度基坑周圍復(fù)雜的地下設(shè)置不斷增多，使得很多原有的深基坑方式不再適用于現(xiàn)階段的情況，因此在今后的工作中，必須重視深基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文即針對此做了具體分析。

高層住宅；深基坑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

隨著我國城市建筑行業(yè)的高層住宅的大量建設(shè)，越來越多的建筑企業(yè)的目光朝向高空和地下，因此許多高大建筑物在地下的層數(shù)越來越多，致使基坑的深度變大?；诖?，只有使用更加合理、高效、科學(xué)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能夠既保障了深基坑工程的安全，又使得工程造價經(jīng)濟(jì)節(jié)約，而且為工程的建設(shè)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程在我國的現(xiàn)狀

這些年來，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)技術(shù)一直是我國建筑行業(yè)所面臨的技術(shù)難題之一，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工程以及施工工程都是在實(shí)踐中慢慢完善的。隨著改革開放的進(jìn)行，建筑行業(yè)的快速崛起，建筑物的密度越來越大，高度越來越高，地下的層數(shù)越來越多，這些都對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程提出了越來越高的要求，但是由于技術(shù)方面的欠缺，深基坑質(zhì)量不過硬導(dǎo)致的事故問題頻頻發(fā)生。當(dāng)前，我國深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程的現(xiàn)狀有如下幾個特點(diǎn)：

1.1 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程中深基坑的深度越來越深

在我國現(xiàn)在地皮價格昂貴、環(huán)境保護(hù)、人們利益等因素影響下，越來越多的建筑企業(yè)將建筑目標(biāo)朝向了地下空間。在改革開放的初始階段，在我國的大城市中也很難見到地下室，更不用談中小型城市。但是，在現(xiàn)在的許多大城市甚至中型城市，地下3～4層已屬常見，6～7層的建筑也時有發(fā)現(xiàn)，這些建筑的普遍深基坑深度有時候都超過地上的建筑高度。

1.2 深基坑工程施工地點(diǎn)的地質(zhì)條件不好

在城市中，對于高大建筑物的建設(shè)不能和建設(shè)核電站、水電站等重要基礎(chǔ)設(shè)施相比，對于核電站、水電站等的建設(shè)可以在廣闊地域中來選擇比較優(yōu)越的地形來進(jìn)行建設(shè)，但是對于城市建設(shè)，它只能根據(jù)城市規(guī)劃的要求和需要來進(jìn)行建設(shè)。所以，這通常導(dǎo)致深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程選擇的地質(zhì)條件不過硬甚至很差。

1.3 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程的周圍環(huán)境復(fù)雜、多樣

由于現(xiàn)代大都市快速發(fā)展，城市剩余能夠使用的地皮面積越來越少。很多情況下，建筑企業(yè)在基坑周邊已經(jīng)建成或正在建設(shè)或者緊鄰重要城市建筑的地方再次進(jìn)行深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)，這存在著不能保證自身建筑安全可靠的問題，也不能做到對周圍建筑物的安全的保障。

1.4 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程的基坑工程事故多

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程是一個復(fù)雜而繁瑣的過程，一個原因是因?yàn)樵诘叵陆ㄔO(shè)施工，很多地下的土壤層性質(zhì)并不能用地上的常用方法來進(jìn)行有效的測定，導(dǎo)致地下工程的實(shí)施不能像地上一樣的實(shí)施；另一方面，對于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程的相關(guān)理論目前并不完善，導(dǎo)致在不同的地質(zhì)條件下的建設(shè)過程中，所帶來的計(jì)算方法有所區(qū)別，而且由于一些建筑企業(yè)本身的偷工減料，建設(shè)豆腐渣工程，這些都使得很多深基坑工程的基坑事故頻繁發(fā)生。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某高層住宅工程共有地上20層，地下1層，其中地下一層為設(shè)備層，地上二十層為一體六戶，為框架結(jié)構(gòu)，采用了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)。該工程的地下室基底標(biāo)高為-6m，設(shè)有地下車庫，半地下車庫基底標(biāo)高-3.2m。工程整體基坑面積較大，場地東側(cè)存在多棟舊樓房，而南側(cè)、西側(cè)也建成較多住宅樓房，北側(cè)為交通要道。此環(huán)境下，該工程不適合放坡開挖，為了保證工程的質(zhì)量和進(jìn)度，需要進(jìn)行一定的深基坑支護(hù)工作。

2.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 確定基坑參數(shù)

該工程場地地下存在較多排污溝、煤氣管道、光纖等等，管線相聚較近，且西側(cè)與南側(cè)緊挨著一條公路。施工時，若是對管網(wǎng)造成損害，則導(dǎo)致較大經(jīng)濟(jì)損失。對該場地的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行考察發(fā)現(xiàn)，此處上部土層是結(jié)構(gòu)較為松散的雜填土，下部則是軟塑狀的粘性土，土層整體強(qiáng)度不高，隨著地層變化，土層的厚度出現(xiàn)較大變化。常規(guī)粘性土主要是粉土與砂土，直接影響到基坑安全?；娱_挖時，孔隙承壓水也是一大重要影響因素。以勘測資料為依據(jù)，計(jì)算獲得土層支護(hù)參數(shù)，作為土抗剪強(qiáng)度參考值，確定支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)。

2.2.2 選擇支護(hù)基坑方法

根據(jù)工程實(shí)際情況與該地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮基坑施工造價、工期、安全性，對比分析不同的支護(hù)方案。根據(jù)開挖深度與施工環(huán)境，可將本工程地基坑支護(hù)分為BC、CD、AB、DE、EE、FG、GH、HA段，每段工程均按照由低價到高價、由簡單到復(fù)雜順序開展對比分析，最終選定如下方案：采用排樁與預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合支護(hù)的方法，在輔助坑內(nèi)布設(shè)止水帷幕，做好坡頂減載、反壓土體、坑內(nèi)深水降水，確保支護(hù)體系完整。

2.2.3 設(shè)計(jì)基坑支護(hù)

①設(shè)計(jì)支護(hù)樁與錨桿。該基坑所有支護(hù)段均在放坡平臺下方設(shè)置，共設(shè)置3排錨桿，均采用二次注漿預(yù)應(yīng)力錨桿。全面分析陽角錨桿交叉受力不利因素，為了充分發(fā)揮同層錨桿抗拔力，按10°、5°、20°對陽角兩側(cè)的同層錨桿進(jìn)行設(shè)置，每個錨桿斷面均設(shè)為165mm，采取水灰比0.45～0.5的純水泥漿注漿，以強(qiáng)度為C25的樁身混凝土鉆孔灌注樁為支護(hù)樁。②對基坑支護(hù)進(jìn)行計(jì)算。本工程設(shè)計(jì)道路荷載壓力30kPa，坡頂施工荷載11～16kPa，建筑荷載16kPa/層。根據(jù)郎肯土壓理論設(shè)計(jì)土壓的分布，核算水壓力，臨時結(jié)構(gòu)調(diào)整系數(shù)1.0，被動土壓力折減系數(shù)1.0m，使用極限平衡法計(jì)算。

2.3 設(shè)計(jì)基坑的降水

該基坑在施工的過程中，在進(jìn)行地下室開挖施工時，工程會跨入到豐水期，根據(jù)此地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)，本工程廠區(qū)承壓水位的標(biāo)準(zhǔn)高度為19m，為了保證工程經(jīng)濟(jì)性和安全性，根據(jù)實(shí)際的施工情況，決定使用減壓降水的方法進(jìn)行施工，根據(jù)相關(guān)要求，基坑降水設(shè)計(jì)要具有良好的安全性，本基坑在施工時，基坑安全系數(shù)設(shè)置為1.0～2.0m，在設(shè)計(jì)降水時，該基層中承壓水頭降低10.0～11.0m時，可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過進(jìn)行降水試驗(yàn)，設(shè)計(jì)場地承壓水層的參數(shù)為：K=17.0m/d，R=220，經(jīng)過使用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，本基坑的涌水量為21000t/d，并且降水井中的水主要來自砂層中的地下水。根據(jù)此砂層的含水滲透性和顆粒特征以及經(jīng)濟(jì)性來看，基坑內(nèi)部降水單井的抽水量設(shè)計(jì)80t/d，因此，降水井需要的數(shù)量為：

此外，對基坑周圍40m范圍中的地下水情況進(jìn)行模擬分析，在這個范圍中承壓水水頭的降低值為6～10m，會導(dǎo)致地面附加量出現(xiàn)30～60mm的沉降量，不均勻沉降也會降低到1‰，基坑最高沉降量在枯水期會降低，因此，在設(shè)計(jì)此基坑時，對周圍的環(huán)境不會產(chǎn)生不利影響，和沉降監(jiān)測結(jié)果相同。

2.4 基坑施工現(xiàn)場的監(jiān)測

對基坑施工現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測，主要目的是為了基坑可以順利開挖。經(jīng)過監(jiān)測，四周的道路和管網(wǎng)有沉降變形的情況出現(xiàn)，基坑邊坡和支護(hù)樁的土體均出現(xiàn)了水平位移和沉降變形的情況。在監(jiān)測的過程中，使用精確度比較高的垂直鉆孔測斜儀，WRM－3型分層沉降位移計(jì)對土體的分層沉降進(jìn)行檢測，使用WUT高精度位移計(jì)對水平位移進(jìn)行檢測，并利用S1水準(zhǔn)儀對地表的沉降情況進(jìn)行監(jiān)測。基坑在開挖完成后，分析了具體的沉降結(jié)果。其中，支護(hù)結(jié)構(gòu)在水平方向出現(xiàn)的最大位移值為1.0cm，基坑周圍地面的最高沉降為1.2cm，而設(shè)計(jì)的基坑四周裂縫最大值為1.0cm，符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)基坑挖掘到7.3m的深度時，理論預(yù)測值和土體位移監(jiān)測數(shù)據(jù)大致相同，最高位移在基坑底部1～2m，最高位移值為1.5cm。

3 結(jié)束語

綜上所述，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程是一個較為復(fù)雜且科學(xué)要求較高的建筑工程，所以對于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程來說，如何選擇優(yōu)良的設(shè)計(jì)方案是非常重要的。本文結(jié)合工程實(shí)例，分析高層住宅深基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，旨在為我國建筑行業(yè)提供幫助，促進(jìn)建筑業(yè)更加穩(wěn)定和諧的發(fā)展。

[1]蘇浩新.探討高層建筑的地下結(jié)構(gòu)與深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)合問題[J].建材與裝飾旬刊，2011：310～312.

[2]馮天軍.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)問題研究[J].中國科技博覽，2015：132.

[3]郭群宏，余文戈.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法[J].建材發(fā)展導(dǎo)向：下，2013：23～24.

[4]朱文新.分析深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性[J].建材與裝飾旬刊，2008：34～35.

TU476

A

2095-2066（2016）22-0201-02

2016-6-28

王芙蓉（1984-），女，工程師，碩士，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作。