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基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形影響及控制措施

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基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形影響及控制措施

摘要:文中通過對基坑支護(hù)機(jī)理的研究,得出了支護(hù)結(jié)構(gòu)變形影響因素;通過支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度,樁入土深度,支撐錨桿設(shè)置及剛度,支錨預(yù)應(yīng)力等方面進(jìn)行了仿真模擬,得出了影響范圍,并提出了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制措施。

關(guān)鍵詞:基坑支護(hù);變形;影響因素;控制

1基坑開挖的影響機(jī)理

基坑開挖會對作業(yè)區(qū)域下部巖土造成卸荷影響,對坑底造成隆起現(xiàn)象;當(dāng)基坑開挖區(qū)域附近或下部位置沒有防護(hù),基坑將產(chǎn)生較大的位移?;又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的變形有基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移、坑底隆起、護(hù)壁漏水、坑底隆起、基坑周邊的沉降[1]?;又ёo(hù)結(jié)構(gòu)從開挖初期到開挖結(jié)束,主動土壓力隨著支護(hù)墻的位移,土體的水平應(yīng)力逐漸減??;被動土壓力由于墻體的位移,使坑底土體的水平應(yīng)力增加;支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大位移一般發(fā)生在基坑底坑下1~2m處。當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)位移小時,支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)面土體的沉降達(dá)到支護(hù)結(jié)構(gòu)位移的60%左右,周圍沉降區(qū)域大約2~3倍基坑開挖深度。當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)位移較大時,靠近支護(hù)結(jié)構(gòu)的土體的沉降達(dá)到最大值,沉降影響范圍大約3~4倍基坑開挖深度。

2基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的因素

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形因素有基坑的嵌固深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度、開挖深度、基坑的面積、周圍建筑影響因素等等。對確定的基坑工程而言,周邊環(huán)境狀況是己知的,基坑平面形狀,深度,場地水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件影響基坑變形的關(guān)鍵要素包括:支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度,樁入土深度,支撐錨桿設(shè)置及剛度,支錨預(yù)應(yīng)力[2]。

2.1基坑支護(hù)剛度不同

其它因素不變,模擬支護(hù)結(jié)構(gòu)厚度從0.8~1.4m的基坑變形情況可知,支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度與樁的直徑、混凝土強(qiáng)度等級、樁間距有關(guān)。當(dāng)某兩個因素一定時,另一個因素增大,都會提高樁的剛度,有利于控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大變形。當(dāng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)厚度較小時,剛度也比較小,為了減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形,將增加較大作用力的支撐或錨桿。一般選取1.0m的樁徑就能較好的控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形[3]。

2.2基坑支護(hù)長度不同

當(dāng)嵌固深度不滿足要求,將導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)坍塌等。通過整體穩(wěn)定性驗算、抗隆起驗算、基坑地表土體沉降等因素決定著基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度。其它因素不變,模擬支護(hù)結(jié)構(gòu)長度從20~35m的基坑變形情況。從圖可知,樁長越小,支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生的位移越大;支護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移發(fā)生在0.6倍的基坑開挖深度處。

2.3錨桿預(yù)應(yīng)力

錨桿應(yīng)力既可以防止基坑支護(hù)的變形,同時可以減小開挖后土體的剪應(yīng)力。基坑開挖深度為20m,錨桿間距、角度、工程地質(zhì)與水文地質(zhì),錨桿長度等參數(shù)恒定時,將對錨桿施加100~400kN的預(yù)應(yīng)力。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)移隨著預(yù)應(yīng)力的增加,基坑的水平位移在減小。當(dāng)預(yù)應(yīng)力超過某一值時,繼續(xù)增加預(yù)應(yīng)力將對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形影響較小[4]。

2.4基坑開挖的時空效應(yīng)

為了控制基坑開挖過程中引起支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、基坑開挖后引起的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)周圍的固結(jié)沉降,基坑變形時空效應(yīng)的措施如下[5]:(1)對深基坑而言,對基坑底土體的加固,增加被動土壓力,對支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)移、地表沉降等有顯著的效果。(2)增加錨桿或錨索對支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制的效果是明顯的。(3)盡快澆筑基坑底板,減少暴露時間。(4)確定合理的基坑開挖順序;應(yīng)分層開挖,控制每層的開挖深度;增加整體的穩(wěn)定性。(5)考慮時空效應(yīng)的影響,盡快縮短基坑開挖的時間以及后續(xù)的暴露時間。(6)提前做好防水、防滲預(yù)防工作。

2.5基坑支護(hù)變形控制

下面將從設(shè)計、施工、監(jiān)測等方面敘述基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制措施。

2.5.1設(shè)計措施(1)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件進(jìn)行基坑支護(hù)方案的選型。(2)提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度,減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。(3)優(yōu)化基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度,保障基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。(4)增加第一道錨桿、錨索或支撐系統(tǒng)的剛度對支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制的效果是明顯的。(5)加快進(jìn)行支撐或錨桿系統(tǒng)的施工進(jìn)度,減小支撐或錨桿系統(tǒng)縱橫向間距對于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制的效果是明顯的。

2.5.2施工措施施工前,基坑周邊不要超載堆放材料,周邊做好排水溝等措施,防止雨水的下滲影響基坑的穩(wěn)定。先支護(hù)結(jié)構(gòu)施工,再施加支撐或錨桿后再開挖。盡快縮短基坑開挖的時間以及后續(xù)的暴露時間。提前做好防水、防滲預(yù)防工作。

2.5.3監(jiān)測措施通過對支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力、周圍土體的沉降及位移、相鄰建筑物沉降、地下水位等進(jìn)行跟蹤監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)問題,反饋給施工和設(shè)計,將信息化施工應(yīng)用到工程實例中,既提前了工期,又節(jié)省了工程造價成本。

參考文獻(xiàn)

[1]賈瑞晨.某深基坑開挖監(jiān)測及變形研究[J].山西建筑,2020(15):61-62.

[2]賈瑞晨,甄精蓮.深基坑開挖對鄰側(cè)地鐵隧道及車站的影響研究[J].山西建筑,2020(04):56-58.

[3]向安田,鄧榮貴,楊淑碧.武漢某深基坑錨式連鎖灌注排樁的有限元分析[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),1999(03):52-56.

[4]吳文,徐松林,周勁松,等.深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和變形特性研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2001(03):399-402.

[5]姜朋明,蔣志勇,黃海濱.飽和軟土地區(qū)深基坑變形時間效應(yīng)的研究[J].華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報,1998(03):3-5

作者:賈瑞晨 甄精蓮 單位:湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院

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