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深基坑工程逆作法施工的监测与变形分析

  【摘 要】某高层建筑中,基坑开挖深度为14m,以钢筋混凝土作为支撑,采用钻孔灌注桩作为地基工程的支护结构。本文结合某工程为例,主要阐述了逆作法施工技术,将地下室的楼板结构作为永久性支撑结构,从而加快了施工的进度,降低了工程成本,并有效的控制了建筑基坑的不均匀沉降以及变形。 

  【关键词】深基坑工程;逆作法;基坑监测 

  随着城市化进程的不断加快以及人民生活水平的提高,建筑行业得到了迅猛的增长,但是由于城市用地面积越来越紧张,高层、超高层建筑等仍然不能够满足人们的高需求。因此,建筑的地下室也得到了广泛的利用。基坑工程是整个建筑工程中的基础部分。从某个角度来看,虽然基坑工程的施工技术大多类似,但是由于建筑当地的地质条件、水文条件等各方面都有所差异,此时,如果施工人员没有根据实际情况来确定施工方案,那么工程中往往会含有更多不确定因素,所以在施工过程中,相关负责人必须要对其进行严格监测,及时发现工程中存在的各种问题,并予以解决,从而消除存在在工程中的不确定因素。 

  在城市中,为了满足人们的高要求,通常会设置多层地下室结构,在这种情况下,逆作法是一种非常好的施工手段,它能够有效的解决深基坑支护难的问题。这种结构通常是将地下结构来作为深基坑的支护结构,在我国沿海地区,这样的施工手段随处可见。相对于普通支护施工手段而言,这种具有刚度大、稳定性高、安全可靠等优点。所以如果建筑的地基出现了变形,那么采用这种方式就能够对其有效的控制,但是这种方式唯一的缺点就是不变于土方基坑的开挖。 

  1 工程概况 

  1.1 工程简介 

  本工程主要有5栋30层高的住宅区组成,采用的是框剪结构。这5栋建筑的5层属于商用区域,上部为住宅区,在该建筑的下部有三层地下室。在本工程当中,与其他住宅以及商业区域有一路之隔,基坑与道路最近距离约13m;南侧最近距民宅及商住楼约25m;西侧紧邻商务楼及新城大道,最近距离约8m;北侧为工业品批发市场,离基坑最近距离约16m。 

  基坑开挖面积18270m2,支护结构580延长米,开挖深度约14m,±0.000标高相当于绝对高程4.150m,基坑周边自然地坪绝对标高平均为3.900m。支护结构采用直径1000mm的钻孔灌注桩+3道钢筋混凝土支撑,利用±0.000层平板结构作第一道内支撑,第二、三道内支撑顶面标高分别为一5.100m和一8.700m,基坑中间设钢立柱承受竖向荷载,采用逆作法施工。 

  1.2 地质条件 

  由于本工程位于沿海地区,我们对该工程的土质条件进行勘测,其土质大致以灰色层粘土为主,这种土质的可塑性较强,但由于含水量过大,所以压缩性也就非常大。 

  1.3 水文条件 

  在本工程中,地下水主要分为两大类,一是地上潜水;二是地下承压水。在进行开挖基坑的过程中,基坑内部所存在的地下水主要是潜水,而且这种水质主要位于上部土层当中。但是在表层的图层当中,由于含水性相对较差,所以表层存在的这种潜水量也就相对较小。另外,由于地下水位会受到外界气候条件的影响,每一年水位的变化一般在±1.0m左右,经勘测者对潜水位的勘测,其深度在0.3~1.3m之间。而地下的承压水会存在于基坑的最底部,而此处由于土层厚度不大,并且分布不够连续,所以其含水量也就不大,对于整个工程的施工并没有太大的影响。 

  2 监测方案 

  2.1 监测目的及内容 

  在深基坑施工过程中,要求相关负责人对其进行严格的检测,其检测目的有以下加点:1)保证深基坑工程的施工安全,这是监测的最基本要求;2)对周边环境以及建筑物起到保护作用;3)采用现代化、信息化系统进行严格的检测,这样才能够及时的发现施工过程中存在的各种问题。另外,监测人员必须按照施工及国家的相关规定,并且根据基坑工程的特点以及实际情况、个人的相关经验对工程进行严格的监测。 

  2.2 监测时间和监测频率 

  一般来说,施工全过程都需要监测人员在一旁检测,一直都是施工竣工为止。在基坑开挖之前,监测人员需要对各个项目进行测定,并应将次数控制在2次以上,然后将各个参数进行计算,为了提高数据的准确度,可以取各个参数的平均值。在基坑开挖过程中,监测人员必须坚持每天一次的频率进行检测,等到基础底板浇筑完成之后可以慢慢减少频率。如果在施工过程中出现了异常情况,那么监测人员需要随时对工程进行检测,以提高工程的安全系数。 

  3 监测成果分析 

  3.1 围护结构侧移 

  围护桩墙及周围土体深层水平位移的监测是确定基坑围护体系变形和受力的最重要观测手段,采用测斜手段进行观测。本工程不仅对围护桩侧向位移进行监测.且对围护桩外侧对应的土体深层位移也进行了监测。由监测结果可知,土体深层位移曲线与围护结构侧向位移很相似。监测全过程中,围护桩侧向位移及周边土体深层位移均在40mm内,基坑变形控制较好。基坑底板浇筑后,围护结构变形基本稳定,坑底附近侧移反而有小幅回归,这是因为随地下结构的施工,基础底板和结构梁对整个围护体系形成了有效约束。随结构自重逐渐增加,坑底以下被动区土体回弹受到限制并产生少量压缩,为整个围护体系提供的反力逐渐增加,从而使围护桩侧向位移及周边土体深层位移出现少量恢复。 

  3.2 立柱竖向位移 

  基坑内支撑跨度较大时,一般都架设立柱桩。立柱的竖向位移(沉降或隆起)对支撑轴力的影响很大,竖向位移不均匀会引起支撑体系各点在垂直面上与平面上的差异位移,最终引起支撑产生较大的次应力。若立柱间或立柱与围护墙间有较大的沉降差,就会导致支撑体系偏心受压甚至失稳而引发事故。 

  3.3 建筑物沉降 

  基坑工程施工会引起周围地表下沉,从而导致地面建筑物的沉降.这种沉降一般都是不均匀的,会造成地面建筑物倾斜甚至开裂,应严格控制。周边建筑物与本基坑均有一定距离,西侧商务楼距坑边最近约8m,属重点监测对象。结合监测数据可知,该商务楼的沉降最大值为-9.3mm,差异沉降在2mm以内,沉降数据均控制在设计允许范围内。由于该商务楼采用桩基础,因此基坑开挖对其影响较小。 

  4 结语 

  相对于传统的基坑大开挖技术相比,采用逆作法施工能够加快工程的施工进度,降低工程造价,并且能够将对周边的影响降到最低。通过上述基坑工程的实践,我们采用了逆作法是工,将地下室结构合理的利用,以此作为永久性支撑,加大地下结构的刚度以及抗压能力,有效的控制了基坑的变形以及不均匀沉降。 

  参考文献 

  [1]李琳,杨敏,熊巨华.软土地区深基坑变形特性分析[J].土木工程学报,2007,40(4):66―72. 

  [2]应宏伟,王奎华,谢康和,等.杭州解百商业城半逆佧迭深基坑支护设计与监测[J].岩土工程学报,2001,23(1):79―83. 

  [3]GB50497―2009,建筑基坑工程监测技术规范[S]. 

  [4]丁勇春,王建华,徐中华,等.上海软土地区某深基坑施工监测分析[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2007,39(3):333―338.

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