李靜靜

（石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，河北石家莊050000）

0 引言

傳統(tǒng)施工技術(shù)研究中，普遍得出結(jié)論為影響深基坑支護(hù)力學(xué)性能的關(guān)鍵參數(shù)就是支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力[1]。傳統(tǒng)施工方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于未精準(zhǔn)設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的細(xì)部，導(dǎo)致傳統(tǒng)施工方法的不足在實(shí)際應(yīng)用中顯露無(wú)疑[2]。考慮到深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在外界因素長(zhǎng)時(shí)間的作用下會(huì)發(fā)生變形，進(jìn)而影響建筑工程施工的穩(wěn)定性。為了解決傳統(tǒng)施工行為中出現(xiàn)的習(xí)慣性違規(guī)行為對(duì)建筑工程項(xiàng)目整體造成的影響，本文以深基坑施工項(xiàng)目作為研究對(duì)象，綜合我國(guó)對(duì)此方面的研究進(jìn)展，設(shè)計(jì)施工方法，致力于從根本上提高深基坑支護(hù)穩(wěn)定度，進(jìn)而為施工方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論支持。

1 建筑工程中深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部要求

在深基坑支護(hù)過(guò)程中，必須設(shè)計(jì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部，減少外界對(duì)支護(hù)的干擾。本文設(shè)計(jì)的2個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部控制目標(biāo)，分別為：建筑工程地質(zhì)條件和深基坑條件[3]。建筑工程地質(zhì)條件中包括：水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件及周圍巖土土質(zhì)條件。深基坑條件中包括：基坑深度及基坑形狀等。根據(jù)優(yōu)化的類型分為三級(jí)優(yōu)化進(jìn)行，分別為：選擇與深基坑支護(hù)施工圖紙匹配度最高的基坑圍護(hù)類型作為一級(jí)優(yōu)化內(nèi)容，在原有基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻的基礎(chǔ)上設(shè)置鋼筋混凝土擋板，且隨開(kāi)挖過(guò)程現(xiàn)澆。在支護(hù)方案中，重點(diǎn)細(xì)部包括：將樁鋼筋籠內(nèi)預(yù)埋與擋板連接筋。二級(jí)優(yōu)化內(nèi)容為深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的防滲水性能，在深基坑圍護(hù)材料的選擇方面必須符合環(huán)保要求。三級(jí)優(yōu)化內(nèi)容為盡可能地節(jié)約深基坑支護(hù)過(guò)程的造價(jià)經(jīng)濟(jì)，最大限度上保證深基坑支護(hù)施工過(guò)程的科學(xué)性。

2 深基坑支護(hù)施工相關(guān)計(jì)算

2.1 計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

本文針對(duì)深基坑支護(hù)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算上主要將以往使用的靜力平衡法替換為假想梁法，假想梁法作為國(guó)內(nèi)外針對(duì)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算中最先進(jìn)的計(jì)算方法，相比于傳統(tǒng)靜力平衡法具有明顯的計(jì)算精度高的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)用假想梁法計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的具體流程為：首先，可以假設(shè)在建筑工程中深基坑圍護(hù)中擋墻在基底以下存在一個(gè)假想鉸組織結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要起到劃分作用；其次，利用假想鉸劃分假想梁；最后，通過(guò)假想鉸位移計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)[4]。

使用假想梁法計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，可以結(jié)合庫(kù)倫土壓力理論，設(shè)深基坑圍護(hù)擋墻的內(nèi)力為E，則有：

式（1）中，g為深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，m；H為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)假想點(diǎn)位置；K為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑圍護(hù)中擋墻基底假想鉸組織結(jié)構(gòu)與地面之間的夾角，（°）?；诠剑?），可以得出深基坑圍護(hù)擋墻的內(nèi)力，在內(nèi)力能夠承載的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)?；趲?kù)倫土壓力理論，通過(guò)灌注樁圍護(hù)，為多支撐桿對(duì)墻體提供內(nèi)力支撐[5]。在計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，必須精準(zhǔn)計(jì)算假想點(diǎn)位置，防止由于假想點(diǎn)位置不準(zhǔn)確造成深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)定誤差大的問(wèn)題。

2.2 計(jì)算深基坑支護(hù)剖面可行性

根據(jù)深基坑支護(hù)體系的實(shí)際應(yīng)用需要，對(duì)其剖面設(shè)置的可行性進(jìn)行計(jì)算，首先，列出如下定義條件。

第一，定義深基坑支護(hù)圍護(hù)樁的計(jì)算，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下的豎向彈性地基梁法計(jì)算公式。

第二，施工應(yīng)土面上的壓力綜合考慮水土問(wèn)題，進(jìn)行分別計(jì)算，定義土壓力為主動(dòng)土壓力，分別按照不同層結(jié)構(gòu)的c，φ等指標(biāo)峰值計(jì)算。

第三，定義深基坑支護(hù)體系為支撐與圍檁作為整體，按照平面受力結(jié)構(gòu)的框架進(jìn)行對(duì)支護(hù)體系的內(nèi)力和變形分析。

在明確上述條件后，對(duì)深基坑支護(hù)剖面進(jìn)行坑底抗隆起計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式（2）中，Nk為深基坑支護(hù)下滑力，N；Nx為深基坑支護(hù)抗滑力,N；N為每延米墻體的抗滑力，N；γ為支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)；δ為坑底抗隆起系數(shù)[6]。根據(jù)上述公式，得出深基坑支護(hù)剖面的坑底抗隆起系數(shù)，將其與實(shí)際設(shè)計(jì)需求進(jìn)行對(duì)比，判斷該深基坑支護(hù)施工剖面的可行性。

2.3 計(jì)算深基坑支護(hù)可行性

在計(jì)算深基坑支護(hù)體系的支撐可行性，對(duì)其內(nèi)支撐進(jìn)行變形驗(yàn)算，將支撐與圍檁作為一個(gè)整體，按照平面桿系有限元進(jìn)行分析，隨著深度的不斷增加，其抗力、彎矩和剪力呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢(shì)，而位移呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。因此，通過(guò)分析得出，在針對(duì)深基坑支護(hù)支撐可行性判斷時(shí)，可根據(jù)其抗力、位移、彎矩和剪力的不同變化情況進(jìn)行判斷，還可根據(jù)大量類型的工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行反演算分析。

3 建筑工程中深基坑支護(hù)施工方法

3.1 設(shè)置臨時(shí)支撐

在深基坑支護(hù)施工過(guò)程中，為保證施工的穩(wěn)定性，必須預(yù)先設(shè)置臨時(shí)支撐，并且確保庫(kù)倫土壓力理論計(jì)算結(jié)果能夠達(dá)到預(yù)期。本文設(shè)置的臨時(shí)支撐為C型樁支撐，考慮到在實(shí)際施工時(shí)，會(huì)存在不確定的外界因素相互影響，導(dǎo)致鋼架很容易在自重及偏壓的共同作用下出現(xiàn)坍塌。為了避免此種情況，本文采用I20型鋼作為C型樁支撐材料，通過(guò)I20型鋼橫撐及I20型鋼豎撐，結(jié)合剪刀撐作為原有支護(hù)系統(tǒng)的臨時(shí)支撐。

設(shè)置I20型鋼臨時(shí)支撐確保在施工結(jié)束前，能夠保證施工的安全性。通過(guò)I20型鋼臨時(shí)支撐，使深基坑兩側(cè)的鋼架單元與臨時(shí)支撐形成穩(wěn)定的三角支撐體系。在完成臨時(shí)支撐設(shè)置后，對(duì)鋼管進(jìn)行焊接。利用基礎(chǔ)板鋼筋（2根，直徑≥25 mm）焊接成接地網(wǎng)；采用I20型鋼筋分別與上下兩層地梁主筋進(jìn)行跨接，跨接長(zhǎng)度為其直徑的6倍以上（注：100 mm），保證密封性；工作管及護(hù)壁管的選擇及安裝必須滿足質(zhì)量要求。

3.2 圍護(hù)樁施工

設(shè)置臨時(shí)支撐后，由于本工程項(xiàng)目當(dāng)中存在大量的廢棄基礎(chǔ)、老樁等地下構(gòu)筑物，針對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的南側(cè)區(qū)域應(yīng)當(dāng)預(yù)留出部分地下防空洞空間。根據(jù)對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)勘察得出，部分構(gòu)筑物可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)施工效果，因此在具體施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)預(yù)設(shè)相應(yīng)的清障方案。針對(duì)圍護(hù)樁的施工應(yīng)當(dāng)采用強(qiáng)度為水下混凝土C30級(jí)的材料作為主要材料。混凝土材料在灌注的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保證其連續(xù)性，并且每根圍護(hù)樁的澆注時(shí)間均不得超過(guò)混凝土材料的初凝時(shí)間。澆注時(shí)應(yīng)適當(dāng)超出設(shè)計(jì)階段給出的樁頂標(biāo)高，去除浮漿后，樁頂?shù)幕炷翗?biāo)高必須滿足設(shè)計(jì)施工圖階段的標(biāo)高要求。對(duì)于泥漿的要求，應(yīng)當(dāng)在槽內(nèi)泥漿液面保持高于地下水位的0.45 m以上，并且泥漿材料的比重配置應(yīng)當(dāng)保證施工孔壁的穩(wěn)定性。

3.3 土方開(kāi)挖

由于土方開(kāi)挖過(guò)程中，相應(yīng)的深基坑施工變形控制會(huì)受到一定的影響，因此在具體實(shí)施過(guò)程中應(yīng)當(dāng)按照以下幾點(diǎn)完成：首先，針對(duì)土方開(kāi)挖的整體設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)遵循分層、分塊、對(duì)稱、平衡的原則，并采用盆式開(kāi)挖方式完成。對(duì)于單塊土體在開(kāi)挖過(guò)程中不可持續(xù)將其暴露在空氣當(dāng)中，以此進(jìn)一步降低其對(duì)周圍環(huán)境的影響。其次，在土方開(kāi)挖前，施工單位應(yīng)當(dāng)按照要求編寫清晰、詳細(xì)的土方開(kāi)發(fā)施工組織方案，并在得到其認(rèn)可后才能進(jìn)行實(shí)地施工。最后，在深基坑開(kāi)挖過(guò)程中，施工方應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施，確保基坑邊坡及周圍動(dòng)態(tài)土坡的穩(wěn)定性。在深基坑內(nèi)部嚴(yán)禁堆放大量施工材料，控制地面的超載在15 kN/m2，并防止其出現(xiàn)不均衡推載現(xiàn)象發(fā)生。

3.4 完成深基坑支護(hù)施工

完成上述操作步驟后，首先，在深基坑執(zhí)行上部放坡下部土釘墻的支護(hù)操作；其次，采用三級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部；再通過(guò)計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，求解多支撐桿擋墻的內(nèi)力，執(zhí)行下部錨樁的支護(hù)操作；最后，進(jìn)行內(nèi)支撐、地下連續(xù)墻。在此過(guò)程中，必須確定深基坑支護(hù)中的基礎(chǔ)垂直偏差范圍，依照其垂直偏差規(guī)律，計(jì)算深基坑支護(hù)垂直度。設(shè)深基坑支護(hù)垂直度為，則其計(jì)算公式如下：

式（3）中：i為I20型鋼臨時(shí)支撐與地面接觸處垂直偏差取值范圍，通常以1個(gè)單位為標(biāo)準(zhǔn)；n為深基坑支護(hù)垂直偏差中的分層數(shù)量；e為支撐雌桿擋墻的軸向剛度，N/m。結(jié)合上述計(jì)算公式，可得出深基坑支護(hù)垂直度。以垂直90 °為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)出現(xiàn)垂直偏差的部分進(jìn)行校正，保證深基坑支護(hù)呈現(xiàn)90 °垂直，進(jìn)而確保深基坑支護(hù)的穩(wěn)定性。至此，完成深基坑支護(hù)施工。

4 實(shí)例分析

4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為構(gòu)建實(shí)例分析，實(shí)驗(yàn)對(duì)象選取某深基坑工程，該深基坑的復(fù)勘項(xiàng)目表，見(jiàn)表1。

表1 復(fù)勘項(xiàng)目表

該工程采用I20型鋼作為臨時(shí)支撐機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)易示意圖如圖1所示。

圖1 I20型鋼臨時(shí)支撐示意圖

首先，使用本文設(shè)計(jì)施工方法支護(hù)深基坑，通過(guò)馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)試儀測(cè)得其深基坑支護(hù)施工穩(wěn)定度，記為實(shí)驗(yàn)組；再使用傳統(tǒng)施工方法支護(hù)深基坑，同樣通過(guò)馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)試儀測(cè)得其深基坑支護(hù)施工穩(wěn)定度。本次實(shí)例分析選取的對(duì)比指標(biāo)為深基坑支護(hù)施工穩(wěn)定度，施工穩(wěn)定度越好證明其支護(hù)效果越好。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2。

表2 深基坑支護(hù)施工穩(wěn)定度對(duì)比表 %

通過(guò)表2可知，本文設(shè)計(jì)的施工方法深基坑支護(hù)穩(wěn)定度明顯高于對(duì)照組，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)深基坑的穩(wěn)定支護(hù)，具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值，值得大力推廣。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)例分析的方式，證明了設(shè)計(jì)施工方法在實(shí)際應(yīng)用中的適用性，以此為依據(jù)，證明此次優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性。因此，通過(guò)本文設(shè)計(jì)，能夠解決傳統(tǒng)深基坑支護(hù)施工中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)為未對(duì)本次馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)定結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)一步提高馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)定結(jié)果的可信度。這一點(diǎn)，在未來(lái)針對(duì)此方面的研究中可以加以補(bǔ)足。與此同時(shí)，還需要對(duì)建筑工程整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，為提高建筑工程整體質(zhì)量提供建議。