深基坑围护【论深基坑围护施工要点及动态控制】

　　摘 要：深基坑工程的施工条件瞬息万变，因此，我们必须根据即时监测数据以及已有的施工经验，及时调整和优化施工方案，以适应新的情况，防范风险发生。　　关键词：深基坑；围护；施工；动态控制；模拟分析
　　中图分类号：TU75 文献标识码：A
　　一、工程概况
　　本工程建筑面积21200m2，地下室2层，地上15层，建筑高度58.85m。建筑物设计耐久年限二级（50年），抗震设防烈度为7度。基坑开挖深度为10.25m，工程主体结构为框剪结构，底板和桩基承载，地基基础安全等级为二级。
　　围护桩压顶梁截面为1300mm×600mm，西北侧插型钢处压项宽度增加至2400mm～3150mm采用2道钢筋混凝土支撑。第一道支撑1000mm×800mm，中心标高为-2.800，混凝土围檩截面为1200mm×800mm。第二道支撑1100mm×800mm，中心标高-8.350m，混凝土围檩截面为1300mm×800mm。
　　二、主要围护施工要点
　　1本工程在工程桩及围护桩阶段采用硬地坪施工工艺，围护桩施工流程遵循先三轴桩再灌注桩、先土体加固再压密注浆的原则，局部需打设旋喷桩的在灌注桩后进行施工。
　　2基坑预降水采用真空深井井点的方式，降水深度为基坑开挖面以下1m，井体在开挖后固定于支撑，垫层完成后拔除；坑内积水采用明排水的方式，阶段开挖面和垫层面均设明排水沟，最后开挖面采用盲沟排水排向垫层面明沟；坑外采用挡水墙和明沟的排水方式。
　　3压顶梁采用条式开挖成沟槽方式，槽底扦平，铺设细石和砂浆找平后作为压项梁的底模，然后在其上进行压顶梁施工，最后在外侧回填并浇筑施工道路(场地)。
　　4为了保证基坑周边的环境安全，基坑开挖平面的施工原则为南北向同时开挖、东西向由东向西进行。
　　5坚持“先撑后挖”的原则，待上层土体周边开挖至上道支撑底，中间区域开挖至上道支撑面以上200mm处，中间区域的支撑开挖沟槽后方可进行后续施工。
　　6坑内支撑的底模采用道渣铺设后，将水泥砂浆抹平，然后批涂厚为5mm的纸筋灰，使土体与支撑构件完全隔离，砂浆层应纵向每2m设缝。
　　7栈桥施工宜在上道支撑完成后进行，同时应利用上道支撑搭设排架和制作模板。
　　8中层土体必须在栈桥达到强度后方可进行。挖土时，挖机入坑进行开挖和水平驳运，栈桥面挖机负责将坑内土体挖出后装车外运。中层土体的留土方式同上层土体。挖土过程中，对灌注桩和原先遗留的工程桩一并采用人工分段截桩后用挖机挖出的施工方法，施工中控制截桩高度以确保安全。
　　9下道支撑的施工方式同上道支撑。
　　10下层土体的开挖方式同中层开挖，至少4台挖机入坑，由南北两侧向中间开挖。入坑的4台挖机中2台挖土、2台翻驳，栈桥上的2台挖机将土挖出后装车外运。
　　11深坑开挖应在周边垫层完成后进行。先将小挖机入坑，长臂挖机停机于栈桥面，再将土直接挖出后装车外运。深坑周边应设置配筋垫层暗梁。
　　12压顶梁施工完毕后，应立即设置钢管围栏，并根据支撑施工的进度，及时搭设钢管登高楼梯作为入坑通道。入坑通道应在基坑南北两侧各设置一座。
　　13现场道路以东侧为主，混凝土施工期间的泵车和运输车均以此为主要场地。
　　14底板侧模采用砖模，换撑板带下密实填充黄砂，换撑板带与底板一并浇筑并与围护桩接触面用油毡隔离。应待换撑板带达到强度后再拆除下道支撑。
　　15B2层墙顶板结构施工完毕后，应及时进行外层防水和坑外回填施工，并采用提高标号的措施，使上道换撑板带达到早强的目的，以尽早拆除上道支撑。对于局部外墙缺失楼板处，应采用钢梁预撑的措施。
　　16上道支撑的拆除施工应在上道换撑板带达到设计强度后进行。B1层结构施工完成后，应及早进行坑外回填，并在回填面铺设厚为100mm的混凝土为上部主体施工所需的脚手架搭设提供条件。地下室钢支撑应在B1层顶板达设计强度后拆除。
　　17基坑外侧回填施工全部结束后，拔除工法桩中的型钢，并及时对拔除后的空隙进行加压注浆处理，以确保坑外环境的安全。
　　三、动态施工控制
　　1施工中的数值模拟分析研究
　　施工中，项目部与监测部一起采用了数值模拟分析的方法，对基坑进行动态数值模拟分析监控。本工程所采用的数值模拟分析方法是快速拉格朗日显式有限差分法，主要针对于距离工程较近的南侧6层居民楼，在基坑施工及建筑物施作过程中的沉降变形情况进行模拟分析。两栋居民楼(以下称为l#楼及2#楼)距离基坑开挖边界分别为12.50m和21.80m(图1)，我们分别选取了靠近基坑的剖面进行模拟。工程基坑深度为11.25m，由于模拟范围要考虑到周边建筑物，并选取基坑的一半(约35m)进行分析，因此确定网格划分为88m×60m，共计5280个单元，计算域长110m，高60m(图2)。计算采用四边形四节点等参单元，临近开挖面的部分划分较细，远离开挖面的部分较粗，形成网格渐变。各种不同条件下的计算均采用同一个网格进行。本模型初始约束条件如下：假设计算域两侧设有水平链杆，底部设有铰支座，顶部为荷载已知的自由边界；模型顶部施工荷载取20kN／m在8m的范围内施加；模型内部作用有土体荷载。
　　2 土体模型的确定和计算参数的选取
　　由于本工程土体属于松散介质，受力后颗粒之间的位置调整在卸荷以后不能恢复而形成较大的塑性变形，因此，本模拟采用理想弹塑性本构模型。我们根据工程土体的特性，采用了摩尔一库仑模型。
　　我们对围护结构中的水泥土止水帷幕采用等刚度法，换算成等刚度墙，并用FLAC2D中的梁(BEAM)单元进行模拟；钻孔灌注桩采用PILE单元模拟；房屋结构用BEAM单元模拟，1#楼简化处理为基础埋深为1m的6层砖混结构，2#楼简化为有地下室的6层砖混结构；坑底水泥土搅拌桩加固采用实体单元模拟；桩与土体的接触面用INTERFACE来模拟。图3、图4为所取的基坑及建筑物剖面图，具体参数根据设计资料经平面问题处理成FLAC输入参数。