人工挖孔樁施工對緊鄰基坑圍護結(jié)構(gòu)所造成的主要影響分析

摘 要：近年來，隨著建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的多元發(fā)展，基坑維護、孔樁施工、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計等工作的管理內(nèi)容越來越復雜。為滿足建筑設(shè)計要求，在現(xiàn)實施工中，工作人員經(jīng)常需要開鑿孔樁，增強建筑結(jié)構(gòu)的空間拱效應。但是這項施工任務的風險很大，孔樁會改變建筑梁混凝土結(jié)構(gòu)，給緊鄰基坑圍護結(jié)構(gòu)造成受重壓力，降低基坑的結(jié)構(gòu)安全性。基于此，本文將結(jié)合人工挖孔樁施工內(nèi)容，解析緊鄰基坑在施工過程中的結(jié)構(gòu)受力變化。

關(guān)鍵詞：人工挖孔樁；緊鄰基坑；圍護結(jié)構(gòu)；主要影響；

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-07-00-02

人工挖孔樁是一種新型施工項目，它可以進入建筑樁基潛層土質(zhì)結(jié)構(gòu)中，穩(wěn)定工程結(jié)構(gòu)，使多層建筑的土層更穩(wěn)定。但是，這項技術(shù)的設(shè)計與施工，必須圍繞建筑工程的深基坑挖開狀態(tài)和結(jié)構(gòu)內(nèi)容開展工作，因為人孔挖孔樁對緊鄰基坑的圍護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響極大。

一、工程概況

（一）研究對象：本文以廣州市海珠區(qū)恒福家園的高層建筑為研究對象，分析位于海珠涌沿基坑北側(cè)的高層建筑。整體建筑是由三層地下室及三層裙房，5棟26層的住宅塔樓組成，地下設(shè)有1層、2層均為無梁樓蓋設(shè)計，基坑東側(cè)緊鄰高速公路，距離為4.5米處，西側(cè)6.5米處，地表下設(shè)有直徑為3.4米的隧道結(jié)構(gòu)。

（二）深基坑圍護結(jié)構(gòu)：深基坑采用混凝土內(nèi)支撐模型，由于人工挖孔樁的剪力作用很強，所以還在其結(jié)構(gòu)周圍安裝了抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，以提高深基坑結(jié)構(gòu)強度和混凝土剛度，增強其抗震性能和抗變形能力。基坑結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用的是后澆帶、抗震縫結(jié)合、分開預應力設(shè)計模式，將各獨立結(jié)構(gòu)的預應力鋼筋數(shù)值和伸縮縫隙進行統(tǒng)計計算和評估。

二、人工挖孔樁施工對緊鄰基坑結(jié)構(gòu)所造成的影響

（一）計算參數(shù)選擇：本文根據(jù)三維模擬原理，采用pkpm的satwe及邁達斯軟件結(jié)合計算，對恒福家園高層住宅建筑的深基坑結(jié)構(gòu)的設(shè)計數(shù)據(jù)參量進行認真比對。分析人工挖孔樁施工對其結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)合抗震烈度、風壓、框架梁彎矩系數(shù)、偶然及雙向地震作用參數(shù)為計算參數(shù)。

（二）分析結(jié)果：結(jié)合《地層參數(shù)表》計算人工挖孔樁對緊鄰深基坑結(jié)構(gòu)外壁的壓力影響，并根據(jù)壓力變化值，分析基坑內(nèi)部應力的水平、豎向位移。經(jīng)過精密測量，挖孔樁的水平測力使基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的水平應力擴大了1.52倍，位移量為0.23mm，沉降量為0.14mm，變形量為0.32mm，實測數(shù)據(jù)的對比分析內(nèi)容如表1所示。

表1 人工挖孔樁施工對緊鄰基坑結(jié)構(gòu)所造成的影響

綜上分析，人工挖孔樁對緊鄰深基坑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響很大，挖孔樁在深基坑設(shè)計結(jié)構(gòu)連接嵌固位置時，能夠改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使其發(fā)生水平、豎向變形，同時因為深基坑水平、豎向結(jié)構(gòu)的剪力強度小，所以人工挖孔樁的抗側(cè)力會進一步作用在深基坑上，造成深基坑出現(xiàn)偶然偏心現(xiàn)象，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。由此可見，人工挖孔樁的設(shè)計工作應相對滯后，待工程內(nèi)深基坑所在位置土質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，再通過精密測算，設(shè)計挖孔樁的結(jié)構(gòu)位置和深度。

三、提高深基坑結(jié)構(gòu)強度的對策分析

（一）降低人工挖孔樁的重力影響：剛度比是提高深基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的決定性因素，人工挖孔樁會極大深基坑結(jié)構(gòu)的重力效應影響（P-Δ效應），重力二階應力會干擾深基坑的結(jié)構(gòu)位移變化。如果想要保持深基坑處在一個穩(wěn)定的使用環(huán)境下，應控制其他限制因素（如增大系數(shù)、轉(zhuǎn)變位移角、減小剪力值和端部彎矩），使整體框架滿足使用條件。

（二）優(yōu)化薄弱結(jié)構(gòu)設(shè)計：首先，施工人員應統(tǒng)計測算深基坑結(jié)構(gòu)在震動、受力變化、結(jié)構(gòu)干擾等情況下的結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)域，根據(jù)該區(qū)域的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)置加固鋼架，使其能夠與整體結(jié)構(gòu)保持一致；其次，分析深基坑周邊的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，探究挖孔樁對土質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞力和破壞點，在澆筑施工深基坑、人工挖孔樁施工時，要特別注意在薄弱部位周圍建立平衡受力結(jié)構(gòu)，弱化薄弱層水平方向、垂直方向等多個受力方向上的能量，以吸收、減小振動能量的方式，增加薄弱區(qū)域傳遞能量的途徑，提高緊鄰基坑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

（三）創(chuàng)建剛度、厚度大的墊層：墊層一般會采用鉛制緩沖構(gòu)件、疊層橡膠、鋼制緩沖構(gòu)件來吸收振動能量。當緊鄰基坑結(jié)構(gòu)受挖孔樁振動能量影響出現(xiàn)水平變形時，墊層可以起到支撐作用，一方面將暴露在外面的圍護結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起，形成抵御屏障，發(fā)揮受力隔離作用，分解振動能量；另一方面，可以在挖孔樁與緊鄰基坑周圍設(shè)置傳動結(jié)構(gòu)，通過傳動裝置，弱化挖孔樁的受力影響力，將基坑結(jié)構(gòu)的水平、豎向位移植降到最低，防止結(jié)構(gòu)變形，弱化深基坑不同方向的應力作用，在強化關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的基礎(chǔ)上，使深基坑相關(guān)聯(lián)的主體結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度盡量接近，實現(xiàn)平滑過渡。

（四）嚴謹孔內(nèi)抽水作業(yè)：嚴格按照國家相關(guān)工程建設(shè)規(guī)定設(shè)計深基坑結(jié)構(gòu)、挖孔樁施工規(guī)范作業(yè)，對緊鄰基坑和挖孔樁都進行防水管理。同時，設(shè)計單位還需對施工重點進行詳細標注。

四、結(jié)論

通過上文對人工挖孔樁施工對緊鄰基坑結(jié)構(gòu)造成的影響進行系統(tǒng)分析可知，挖孔樁對緊鄰基坑的影響是可控的，通過三維數(shù)據(jù)分析，必要、正確的防護措施，可以降低挖孔樁的影響能力，將基坑結(jié)構(gòu)與其分離開來。墊層對基坑圍護結(jié)構(gòu)外壁起到了一定的保護作用，能夠綜合基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的多余應力。總而言之，僅采取針對挖孔樁的設(shè)計措施，是無法全方位保護緊鄰基坑結(jié)構(gòu)的，必須根據(jù)數(shù)字模擬分析結(jié)構(gòu)，在基坑周邊設(shè)置墊層、隔離層等保護裝置。

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