袁 　野 仝聯(lián)飛

（四川省川建勘察設(shè)計院，四川 成都 610000）

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計與施工研究

袁 野 仝聯(lián)飛

（四川省川建勘察設(shè)計院，四川 成都 610000）

建設(shè)地下多層結(jié)構(gòu)的時候，結(jié)合主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)方式屬于有效的防護(hù)措施，是近年來應(yīng)用以及發(fā)展的新型支護(hù)方式。本文研究了設(shè)計主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，構(gòu)建主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本框架，提出了幾種結(jié)合主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的方式，闡述施工的關(guān)鍵技術(shù)，為以后進(jìn)一步研究深基坑支護(hù)技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)；主體結(jié)構(gòu)；設(shè)計與施工

相比較以往深基坑施工技術(shù)來說，結(jié)合主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的方式具備節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、縮短工期的優(yōu)勢，是構(gòu)建可持續(xù)健康發(fā)展節(jié)約型社會的關(guān)鍵，同時也是一種新型支護(hù)技術(shù)。本文集中闡述了設(shè)計主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的方式，全面促進(jìn)基坑支護(hù)技術(shù)以后的發(fā)展。

一、主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計類型

（一）墻體相結(jié)合

主體地下室圍護(hù)墻和外墻相結(jié)合的形式通常為地下連續(xù)墻。設(shè)計和計算墻體相結(jié)合結(jié)構(gòu)的時候應(yīng)該合理分析施工中、竣工中以及使用中地下連續(xù)墻的不同結(jié)構(gòu)與荷載作用的狀態(tài)，并且也應(yīng)該切實(shí)符合正常使用和不同承載能力情況下的極限狀態(tài)設(shè)計需求。設(shè)計兩墻合一接頭形式主要有設(shè)計接頭結(jié)構(gòu)和施工接頭以及設(shè)計連接主體的結(jié)構(gòu)，設(shè)計接頭的過程中滿足主體結(jié)構(gòu)變形與受力的實(shí)際需求，尤其是保障可以剪力傳遞新舊混凝土接縫的位置，同時設(shè)置響應(yīng)和止水措施和抗?jié)B措施。設(shè)計兩墻合一結(jié)構(gòu)中一般應(yīng)用現(xiàn)澆地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，施工質(zhì)量經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定因素，會對墻體結(jié)構(gòu)受力性能和抗?jié)B性造成影響。

（二）水平構(gòu)件相結(jié)合

主體結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件圍護(hù)強(qiáng)形變小、支撐剛度大，可以當(dāng)作內(nèi)支撐，適合應(yīng)用在逆作施工中。內(nèi)支撐系統(tǒng)如果是地下室結(jié)構(gòu)樓板，此時框架梁施工體系為無梁樓蓋板和梁板體系。實(shí)際操作中因?yàn)樾枰治鱿蛳峦谕恋墓こ?，?yīng)該在結(jié)構(gòu)樓板上對兩種結(jié)構(gòu)都設(shè)置相應(yīng)的出土口，前兩種均需要在結(jié)構(gòu)樓板上設(shè)置一定數(shù)量的出土口，無梁樓蓋板結(jié)構(gòu)可以更加方便地進(jìn)行挖土，但是因?yàn)閷儆诙螛前迨┕ろ?xiàng)目，板梁接縫處的位置應(yīng)該設(shè)置一定的止水措施。內(nèi)支撐若是地下結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件，應(yīng)該合理計算正常使用和不同承載能力情況下的極限狀態(tài)，同時也切實(shí)滿足使用期限和施工周期的需求。當(dāng)結(jié)構(gòu)梁板被當(dāng)作臨時施工棧橋或者平臺的時候，設(shè)計構(gòu)件中應(yīng)分析動力荷載。計算樓板預(yù)留孔位置的變形和應(yīng)力，并且設(shè)置孔口邊梁。施工中連接地下連續(xù)墻和地下結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件的過程中保障滿足主體結(jié)構(gòu)變形以及受力的實(shí)際需求，依據(jù)連接剛性需求設(shè)計構(gòu)造，結(jié)構(gòu)中都設(shè)置止水構(gòu)造。

（三）豎向構(gòu)件相結(jié)合

當(dāng)支撐系統(tǒng)和主體結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件結(jié)合的時候，利用結(jié)合主體結(jié)構(gòu)工程的立柱樁保護(hù)臨時立柱來處理立柱樁與豎向立柱。如果施工中應(yīng)用臨時立柱，完成地下室結(jié)構(gòu)項(xiàng)目以后需要及時拆除臨時立柱，同時托換主體結(jié)構(gòu)柱。若施工中應(yīng)用主體結(jié)構(gòu)結(jié)合柱的時候，實(shí)際操作中合理使用H型鋼柱、角鋼格構(gòu)柱等。在完成基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)以后依據(jù)澆筑外包混凝土的方式處理形成H型鋼柱或者角鋼格構(gòu)柱，板上一般需要預(yù)留澆筑孔，立柱樁正常使用的時候，能夠?qū)炷梁蛣判詷?gòu)件進(jìn)行共同作用。

二、深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合設(shè)計的分析方法

（一）工程實(shí)用分析法

工程實(shí)用分析法實(shí)際上就是對分離水平支撐體系和圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析?？梢允褂眠B續(xù)介質(zhì)平面有限元分析法處理圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可以使用平面豎向彈性地基梁分析法處理圍護(hù)結(jié)構(gòu)。國內(nèi)理正基坑支護(hù)軟件、理正基坑支護(hù)軟件等平面豎向彈性地基梁分析方式?，F(xiàn)階段經(jīng)常使用ABAQUS、ADINA、PLAXIS等連續(xù)介質(zhì)平面有限元分析方法。水平支撐類型為周邊地下聯(lián)系強(qiáng)兩墻合一結(jié)構(gòu)支撐形式，空間桿系模型方式分析臨時水平支撐，此時可以合理應(yīng)用啟明星軟件。主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)向結(jié)合的方式被臨時周邊維護(hù)體結(jié)構(gòu)方式取代，考慮梁板作用模型的方式來分析主體結(jié)構(gòu)支撐水平依稀，此時可以合理應(yīng)用ABAQUS、ANSYS等大型有限元分析軟件。

（二）豎向支撐、水平支撐、維護(hù)結(jié)構(gòu)一起作用的三維m法

支護(hù)結(jié)構(gòu)作為這種方式的主要分析目標(biāo)，依據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)為中心構(gòu)建三維有限元模型，這種模型結(jié)構(gòu)包括土彈簧單元、豎向支撐系統(tǒng)、維護(hù)結(jié)構(gòu)以及水平支撐系統(tǒng)。如果依據(jù)臨時水平支撐進(jìn)行分析，此時利用梁單元來模擬體系梁結(jié)構(gòu)；主結(jié)構(gòu)梁板為水平支撐結(jié)構(gòu)的時候，分析水平支撐構(gòu)件中可以應(yīng)用板單元和梁單元，同時也需要充分分析板和梁的共同作用。立柱樁和立柱為豎向支撐體系的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)形式，模擬中應(yīng)用梁單元。彈簧單元來對坑底以下土體進(jìn)行模擬，大型有限元軟件對支護(hù)結(jié)構(gòu)和分層開挖土體的方式進(jìn)行模擬，荷載來對坑外土體進(jìn)行模擬，以便于可以合理分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力。

（三）結(jié)構(gòu)和土共同作用方式下的三維有限元方法

深基坑中結(jié)合主體地下結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的方式具備十分復(fù)雜的支撐結(jié)構(gòu)，開挖土體的時候?qū)儆诮Y(jié)構(gòu)和土一起作用的三維問題，如果此時只是應(yīng)用平面分析方式不能完全展現(xiàn)基坑三維形變的情況，同時也不能體現(xiàn)建筑支撐結(jié)構(gòu)變形和受力規(guī)律。所以需要應(yīng)用三維有限元分析方式來處理上述問題。三維有限元分析中包括以下模擬方式為三維四面體單元、三維六面體單元。利用板待援對支撐樓板和圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，依據(jù)梁單元來對梁支撐和立柱進(jìn)行模擬。三維有限元方式分析過程中主要有支護(hù)結(jié)構(gòu)和土體結(jié)構(gòu)，同時也應(yīng)該著重闡述結(jié)構(gòu)和土體對于建筑的共同作用，依據(jù)施工實(shí)際情況來對施工過程中進(jìn)行模擬，以便于獲得建筑結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力。

結(jié)語

綜上所述，近年來隨著建筑事業(yè)的高速發(fā)展，越來越多地開始使用主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的建筑結(jié)構(gòu)，并且成為基坑技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。因此上述主要研究了主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相合形式的設(shè)計方法和分析方式，分析中提出了3種主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的構(gòu)件形式，為豎向支撐結(jié)構(gòu)體系、水平構(gòu)件結(jié)構(gòu)體系、墻體結(jié)合。依據(jù)上述三種主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合的形式，提出了幾種分析主體結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)框架體系的綜合技術(shù)，主要包括基于規(guī)范維護(hù)結(jié)構(gòu)、工程實(shí)用分析法、結(jié)構(gòu)和土共同作用的有限元分析法以及三維m分析法。這種基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在工程領(lǐng)域已經(jīng)得到一定成果，可以全面提升建筑單位的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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