與地下主體結構相結合的超大深基坑支護結構變形及內力特性分析

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摘要 隨著我國城市建設水平的發展，建筑高度的提升，使得建筑地下工程無論是在深度上還是在規模上都得到了較大的提升。在這種情況下，建筑在施工中對于周圍環境往往也具有了更高的要求。在本文中，將就與地下主體結構相結合的超大深基坑支護結構變形及內力特性進行一定的研究與分析。

關鍵詞：地下主體結構；超大深基坑支護結構；變形；內力特性；

1 引言

近年來，我國城市化建設得到了較為快速的發展，越來越多的高層建筑出現在了城市中。而在高層建筑施工中，支護結構同地下主體結構相結合的支護工程也逐漸增多，由于地下主體結構為建筑支護結構的一部分，兩者之間就一定會存在一定的影響，如剛度變形控制以及內力變形等情況。為了能夠更好的進行基坑支護結構的建設、提升建設質量，就需要我們能夠對兩者間內力特性進行一定的研究與分析。

2 地下主體結構同基坑支護結合的分析

2.1 結構支護類型分析

目前，在我國建筑中，對于兩者的結合形式主要有三種：

2.1.1 兩墻合一支護

支護圍墻同地下室連續墻相結合可以說是現今建筑經常使用到的一種基坑支護方式，對于地下室連續墻來說，由于其為建筑地下結構的一部分，對此，在通過這種方式進行支護時，就需要能夠在施工過程中連續墻對應力負荷方面所產生的變化進行充分的考慮。而對于施工方來說，其所設計的連續墻也應當能夠在施工以及實際應用過程中對自身的支護作用進行良好的發揮，以此保證建筑的整體安全性。此外，在對連續墻進行設置時，也應當能夠對建筑防水工程進行充分的考慮，通過良好防滲水措施的應用延長建筑的使用壽命。

2.1.2 地下室水平支護同梁板相結合

對于水平梁板來說，其同立柱支護方式經常出現在現今建筑的逆作法施工中。對于該種施工方式來說，則是將建筑地下室的框架梁與樓板作為了建筑支護體系的一部分，并在施工完成之后又將這部分梁板作為了地下結構的一部分。在實際施工中，需要能夠根據建筑在不同情況下所具有的負荷不同而對其進行施工，并在支護時需要對出土口進行良好的設置。

2.1.3 豎直構件同支護體系的結合

通常情況下，施工方會通過主體結構柱同臨時支護立柱相結合的方式進行支護施工。在這個過程中，由于建筑主體立柱也能夠起到較好的支護作用，我們在對臨時立柱進行支護時則不需要太多的數量。對此，在施工完畢后，即使對這部分立柱進行拆除，所造成的浪費情況也不會過于嚴重。此外，施工方也可以根據實際需求對工程立柱樁同主體結構立柱相結合的方式進行施工。

3 地下主體結構相結合的超大深基坑支護結構變形及內力特性

3.1 工程概況

我國南方某建筑，高227m，58層，基礎形式為樁筏基礎，裙房筏板厚 1.7 m，主樓筏板厚為4.1m至6.1m之間，樁入土深度為71.4m，基坑面積約為21000m2。在該建筑周圍，所具有的環境情況較為復雜，地下管線、居民建筑數量較多。

3.2 基坑支護方案

本工程使用了主體工程地下結構同支護結構相結合的方案進行施工，通過地下結構為外墻兼作地下結構梁、板同基坑圍護墻共同形成基坑圍護支撐系統，并結合坑內墩式 SMW 工法水泥土攪拌樁地基加固的設計方案。兩墻合一地下連續墻主樓部分一側厚 1000 mm，其余裙樓部分厚800 mm。

對于該種支護方式來說，具有著圍護體變形小以及支撐剛度大等特點，且對于周圍居民建筑以及地下管線來說也具有著較小的影響。此外，該工程還在不同樓板空缺位置對臨時支撐進行了設立，通過結構柱的使用對施工過程的豎向荷載進行承受。

3.3 水平位移比較

為了能夠對本工程地下連續墻在施工過程中所具有的變形規律進行反映，特通過三維有限元分析方式的應用與規范推薦的豎向彈性地基梁法在對位置情況計算值進行計算的基礎上對其進行了一定的比較。用于比較分析的三點情況如下所示：

圖1 X10測點

圖2 X12測點

圖3 X13測點

由上圖我們可以看到，通過三維有限元方式計算的結果同使用規范豎向彈性地基梁法相比所獲得的值要稍小，對于常規方式來說，其是將工程所具有的三維空間情況在簡化成平面問題之后對其進行處理，而三維有限元方式則是完完全全按照三維情況對其進行處理，同傳統方式相比具有著更加符合實際情況的特點；其次，由數據可知，該建筑連續墻所具有的最大水平位移深度平均在-15m左右，即在基坑中部靠下的位置，且圖層的第四層淤泥質粘土層底部，這種情況的存在同以順作方式進行施工的基坑連續墻變形情況來說則存在著一定的不同；最后，地下連續墻測點所具有的水平位移一般在30mm左右，且最大水平位移同坑深的比值僅為0.16%。之所以出現這種情況，第一，是因為本工程以分區分層的方式進行挖掘，能夠在施工中對圍護墻體內被動變形以及壓力情況進行有效的減少、進而提升基坑安全系數；第二，通過結構梁板的應用，則能夠將其在作為本工程支護體系的同時使其水平剛度能夠對連續墻可能出現的位移情況起到了一定的約束作用。

3.4 連續墻內力分析

在內力方面，我們在測斜孔X12基礎上對其進行了三維有限元計算，獲得結果如下所示：

圖4 測斜孔X12有限元結果

從上圖可以看出：首先，在對B0板進行澆筑之前，整個連續墻為一種懸臂狀態，基坑所具有的挖掘深度不大，但由于地下連續墻彎距隨開挖深度增加較快。而在對B0板進行澆筑之后，其所具有的位移則不會隨著土方的挖掘而增大；第二，在本次施工中，由B0、B1板在達到相關要求之前往往需要一定的齡期，且土體也處于持續下滑的過程。對此，整個連續墻所具有的最大彎矩情況則并沒有處于地墻呈懸臂狀的根部位置，而是在向下延伸之后在10m位置處處于最大。

4 結束語

可以說，在我國現今高層建筑數量不斷增多的情況下，對于基坑支護的施工則成為了一項非常重要的工作。在上文中，我們對與地下主體結構相結合的超大深基坑支護結構變形及內力特性進行了一定的研究與分析，對于我們后續的施工決策提供了一定的理論依據。

參考文獻

[1]王建華，左新明.深基坑支護結構與主體結構相結合的方式與特點[J].地質裝備.2011（06）：77-81.

[2]王衛東，徐中華.深基坑支護結構與主體結構相結合的設計與施工[J].巖土工程學報.2010（S1）：124-128.