深基坑分层开挖施工技术及要点

深基坑分层开挖施工技术及要点

作者：侯世英

来源：《科技创新导报》2011年第02期

摘 要:基坑进行土方开挖时,会引起邻近土体发生地表沉降,使得建筑物的安全性能受到威胁。合理的土方开挖方案是保证深基坑施工过程顺利进行的重要条件。因此本文运用ADINA软件对基坑开挖过程中土地表沉降情况做了预测,从基坑土方施工的角度,对某高层建筑的施工过程予以协调,保证施工的正常安全运行。

关键词:基坑开挖 地表沉降 土方开挖 ADINA

中图分类号:TU753 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(b)-0089-01

基坑开挖时,对周围土体产生一定的扰动作用,使得土体发生垂直或竖直方向的变形,对高层建筑的地基基础稳定性造成影响,使得建筑物的使用功能不能正常发挥。因此选择合理的基坑开挖方式,做好土方开挖工作,是施工顺利进行,加快施工进度的重要措施。本文结合某市高层住宅楼西向基坑开挖工程实例,根据工程实例中的地质条件选择了分层开挖方法进行基坑开挖,并运用有限元软件ADINA对分层开挖方法下的地表沉降作以预测,进一步总结了分层开挖施工方法的优势及其施工要点。

1 工程实例

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某市拟建一座高层住宅楼,总占地面积3060m2的16层建筑。下层未设置地下室结构,基坑开挖深度为20m。场地位于城市中心,车流人流较为密集,周边环境较复杂,管线较多。根据相关部门提供的工程地质条件,本文数值模拟的计算参数见表1。

2 土方施工安排及要点

在详细分析了工程地质条件、开挖深度,周边环境之后,发现在深基坑土方施工中的难点主要集中在周边环境较为复杂,管线较多上,无形中增加了土方开挖的难度。较为成熟的土方开挖方法有四种,如表2所示。

综合对比各种开挖方法,考虑到工程中的周边环境复杂,为保证基坑开挖的安全性,采用了从基坑的某一边向另一边平行开挖的分层开挖方式进行[1],将基坑开挖过程分为十段,每段开挖厚度为10m,第一层次用反铲挖掘机开挖,第二层及以下土方[2],采用预留台阶反铲外运的方式将土运至地面[2],在施工中营注意需待上一层次的内支撑达到了设计强度后才能进行第二层以下的土方开挖[3]。最后结合人工挖土的方式,控制基坑工程中的超挖。

3 分层挖土施工方法下的地表沉降预测

基坑的土方开挖过程,对周围土体扰动较大,需要对其地表沉降情况作以预测。根据工程地质条件,将基坑的开挖过程分为10层,开挖的每一层采用ADINA中的单元生死功能进行设定。基坑开挖的实质是求得挖去土体对其下节点所产生的节点力[4]。基坑第一层开挖时应用各节点的自重应力计算[4],第二层及以后的基坑开挖采用公式(1)计算。

(1)

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式中:—已挖去的单元数;—单元变换矩阵;

—单元应力矢量。

由图1可以看出,当基坑开挖完毕时,最大的土体沉降发生在周围土体,大约有33mm左右。随着基坑的逐层开挖,土体自重应力逐渐减小,周围土体的沉降量随之减小;所以在采用分层开挖方法进行土方施工时,需要及时的设置基坑内支撑体系,以保证土体沉降变形在合理范围之内。

4 结语

在基坑开挖过程中,选择合理的土方开挖方案是保证基坑工程顺利进行的有效措施。根据某市高层住宅楼的工程地质条件,选择了分层挖土方法作为土方施工方案,并简要介绍了分层土方开挖方法下施工流程及施工要点,最后采用ADINA有限元分析的方法,预测了基坑在开挖完毕时的土体沉降情况。为类似高层建筑下深基坑土方施工提供一定的借鉴。

参考文献

[1] 阮介平.高层建筑深基坑土方开挖技术探讨[J].科技信息,2007,17:366～367.

[2] 甄峰.简述某基坑土方施工技术及安全保障[J].建筑监督检测与造价,2009,5(2):35～39.

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[3] 吴国荣.湛江民大商贸大厦基坑设计与施工要点[J].广东土木与建筑,2008,11:28～30.

[4] 王安正,雷金山,肖武权,等.基坑开挖变形监测及数值仿真分析[J].土工基础,2010,24(2):62～66.