<p class="ql-block" style="text-align: center;">凌元忠</p><p class="ql-block" style="text-align: center;">福建九鼎建設(shè)集團(tuán)有限公司 350001</p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block">【<b>摘要</b>】在我們實(shí)際基礎(chǔ)工程開工前，針對我們的施工單位所報(bào)的深基坑支護(hù)施工專項(xiàng)方案審核時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，施工單位普遍對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞比較重視，可是對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移變形不夠重視；本文結(jié)合某工程實(shí)例，通過該工程基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)，如何采用m法（彈性地基梁法）計(jì)算支護(hù)樁的頂端位移，通過在施工中采取相應(yīng)加固措施，使支護(hù)結(jié)構(gòu)變形通過信息化措施得到控制，從而避免對周邊建筑及環(huán)境造成破壞和影響。</p><p class="ql-block">【<b>關(guān)鍵詞</b>】位移變形、基坑支護(hù)、m法、水平荷載、變形值界限、信息化</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block" style="text-align: center;"><b>Supportingfoundationpitdisplacementcontrol</b></p><p class="ql-block" style="text-align: center;">LingYuanZhong</p><p class="ql-block" style="text-align: center;">FujianjiudingconstructiongroupCo.,Ltd.fuzhou350001</p><p class="ql-block">【<b>Abstract</b>】</p><p class="ql-block">Inouractualfoundationengineeringbeforethestart,forourunitshallbesubmittedtotheconstructionofdeepfoundationpitsupportingspecialconstructionschemetoexamineandverifywhenoftenfind,constructionunitforcommonfoundationpitsupportingstructureisattachesgreatimportancetodestruction,buttofoundationpitpalisadestructuredisplacementdeformationattachesgreatimportancetoenough;Thispaperaprojectexample,bytheprojectfoundationpitsupportingdesignscheme,howtousingmmethod(elasticfoundationbeammethod)computingsupportingthetopofthepiledisplacement,throughtheconstructionofreinforcementcorrespondingtotakemeasures,makesupportingstructuredeformationthroughinformationundercontrolmeasurestoavoidaroundforbuildingandenvironmentaldamageandinfluence.</p><p class="ql-block">【<b>Keywords</b>】</p><p class="ql-block">Displacementdeformation,foundationpitsupportlevel,mmethod,Levelload,deformationvalueboundaries,informationtechnology</p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block"><b style="font-size: 18px;">1、前言：</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">?隨著城市化進(jìn)程發(fā)展，當(dāng)前高層建筑地下空間發(fā)展較快，施工中基坑支護(hù)內(nèi)容顯得特別重要，但是很多工程由于基坑支護(hù)施工或方案失誤，造成了許多因基坑坍塌造成施工傷亡事故</span>。根據(jù)《福建省建筑邊坡與深基坑工程管理規(guī)定》(閩建建【2010】41號)第三章第十四條明確了設(shè)計(jì)圖紙及文件必須注明支護(hù)結(jié)構(gòu)，周邊主要建（構(gòu)）筑物，重要荷載及周邊土體的控制變形值。在施工單位施工組織設(shè)計(jì)中均有基坑支護(hù)設(shè)計(jì)專項(xiàng)方案，除支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，還應(yīng)有支護(hù)變形監(jiān)測，在《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ20-99）第3.1.4條規(guī)定：支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)水平變形、地下水的變化對周邊環(huán)境的水平與豎向變形的影響。同時(shí)在《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》JGJ59-99中也有明確安全評價(jià)的內(nèi)容，一般基坑支護(hù)破壞分為兩類，一類是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞；另一類是基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移變形過大。前者對安全影響很大，發(fā)生事故常引起人員傷亡，因此承包單位一般都會對此極其重視，采取切實(shí)有效的措施保證基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)安全。而后者一般不會引起支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞，不易引起足夠重視，但是位移變形過大，而損害地面周邊建筑物，往往引起嚴(yán)重后果，破壞生活環(huán)境，而此時(shí)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)尚無破壞跡象，因此基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)除滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)控制其變形，以免對周邊環(huán)境造成破壞，產(chǎn)生安全隱患。</p><p class="ql-block">本文以宏泰大廈工程實(shí)例中，說明如何利用m法（彈性地基梁法）計(jì)算深層攪拌樁的頂端位移，利用信息化措施并通過位移的有效控制從而達(dá)到保證周圍建筑和設(shè)施安全的目的。</p><p class="ql-block"><b>2、項(xiàng)目概況：</b></p><p class="ql-block">本工程主樓為框剪16層，建筑總高度為72.45米，總建筑面積為31502.73㎡，樁基礎(chǔ)采用大直徑人工挖孔灌注樁。本工程為一層地下室，層高為5.5m，地下室面積為2207.72㎡，設(shè)計(jì)基坑?xùn)|西長約為65m，南北寬約為36m，開挖深度為7m。工程地質(zhì)勘測報(bào)告提示的土層情況自上而下分別為：①雜填土，全區(qū)分布，厚度2.1~3.6m。②淤泥層，全區(qū)分布，厚度20.3~37.9m，3~7層為粘土層、中砂層及強(qiáng)風(fēng)化層等。場區(qū)地下水分布情況：勘察期間測得的穩(wěn)定水位為-0.3m?？辈靾?bào)告提供的基坑設(shè)計(jì)參數(shù)為：20米以上淤泥重度r=16.5KN/m3，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu=10kpa，原狀塊剪凝聚力C=6.6kpa，內(nèi)摩擦角Ф=1.4°，滲透系數(shù)Kv=4.1×10-7cm/s。</p> <p class="ql-block">宏泰大廈基坑圍護(hù)平面布置圖</p> <p class="ql-block"><b>3、計(jì)算分析與實(shí)施：</b></p><p class="ql-block">根據(jù)現(xiàn)場的具體實(shí)際情況，基坑?xùn)|側(cè)臨近大唐酒店大樓，最近處僅相距3米，因此為了保證大唐酒店大樓建筑的安全，除了應(yīng)對基坑支護(hù)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算外，還必須對支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行有效的控制。施工單位在施工組織設(shè)計(jì)中采取的基坑支護(hù)方案如下：基坑的東、西、北三面均采用鉆孔灌注樁與格構(gòu)式水泥深層攪拌樁擋土擋水，而南面采用深層攪拌樁擋水放坡開挖，深層攪拌樁采用C20砼壓頂沿基坑四周封閉。水泥深層攪拌樁樁徑為Ф650mm，樁長以壓頂面計(jì)為14m，水泥土30天凝期強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1mpa，樁與樁之間搭接150mm，共六排（詳見附圖1）。</p> <p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">鉆孔樁直徑Ф800mm，樁長22m@2000，混凝土標(biāo)號為C20級，并沿全長配筋。樁頂混凝土壓頂沿基坑四周封閉。對此支護(hù)結(jié)構(gòu)我們進(jìn)行了如下的樁頂位移計(jì)算：</span></p><p class="ql-block"><b style="font-size: 18px;">3.1計(jì)算模型：</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">深層攪拌樁的頂端位移計(jì)算可以采用了彈性地基梁法即m法。m法的計(jì)算模型是文克勒地基模型上，土的水平地基反力系數(shù)深度按線性規(guī)律增大，其比例系數(shù)即為m。在本工程中，由于基坑面積較大，空間影響可以忽略，水泥土的變形計(jì)算可按平面問題考慮，亦以單位長度為計(jì)算單元。</span></p><p class="ql-block"><b style="font-size: 18px;">3.2位移分析：</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">（1）對于土層較均勻，墻體剛度較大的水泥土墻，其墻頂位移Yd可由下式近似計(jì)算Yd=Y0+Ф0h</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">其中：</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">Y0——基坑底面處墻的剛性位移</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">Ф0——基坑地面處墻的轉(zhuǎn)角</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">我們將作用在樁上的水平荷載分為基坑底面以上荷載和基坑底面以下荷載，分別計(jì)算其產(chǎn)生的位移，即：</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">?Y0=Y01+Y02</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;"><span class="ql-cursor">?</span>Ф0=Ф01+Ф02</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">?（詳見附圖2a、圖2b所示）</span></p> <p class="ql-block">式中：</p><p class="ql-block">Y01—由基坑底面以上荷載決定的基坑底墻的剛性位移；</p><p class="ql-block">Y02—由基坑底面以下荷載決定的基坑底墻的剛性位移；</p><p class="ql-block">Ф01—由基坑底面以上荷載決定的基坑底面處墻的轉(zhuǎn)角；</p><p class="ql-block">Ф02—由基坑底面以下荷載決定的基坑底面處墻的轉(zhuǎn)角。</p><p class="ql-block">(2)為了求得基坑底面以上荷載作用時(shí)基坑底面處墻的變形Y01、Ф01，需先確定水平荷載作用下樁的柔度系數(shù)ΔHH、ΔMH、ΔHM、ΔMM,可由結(jié)構(gòu)力學(xué)位移法求得（詳見附圖3所示）</p> <p class="ql-block">ΔHH=1/a3EI×AHH</p><p class="ql-block">ΔMH=ΔHM=1/a2EI×BMH</p><p class="ql-block">ΔMM=1/aEI×CMM</p><p class="ql-block">式中AHH、BMH、CMM為無量綱影響系數(shù)，由墻換算深度ah及樁底特證系數(shù)Kh查表確定。</p><p class="ql-block">當(dāng)基坑底面墻作業(yè)有H0、M0時(shí)，則有：</p><p class="ql-block">Y01=H0ΔHH+M0ΔHM</p><p class="ql-block">Ф01=H0ΔMH+M0ΔMM</p><p class="ql-block">(3)基坑底面以下荷載作用時(shí)基坑底面處墻的變形Y02、Ф02則為：</p><p class="ql-block">Y02=ea/mhd（1+hd）</p><p class="ql-block">Ф02=ea/mhd</p><p class="ql-block">式中ea=γhKa</p><p class="ql-block">（4）墻頂位移Yd：墻頂位移的最終值還應(yīng)考慮基坑底以下荷載的作用，可采用乘以彎矩增大系數(shù)βe作為墻頂位移的最終值</p><p class="ql-block">Yd=Y01+Ф01h+ea/mhd（1+h+hd）</p><p class="ql-block">參數(shù)的確定：</p><p class="ql-block">m的取值：</p><p class="ql-block">考慮到鉆孔樁的抵抗作用，并參照規(guī)范將m值取為1MN/m4</p><p class="ql-block">水平變形系數(shù)a：</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block">墻底特征系數(shù)Kh：</p><p class="ql-block">Kh=C0I0/EI</p><p class="ql-block">位移增大系數(shù)βeβe=1+1/10h×（13.5-0.3Ф）</p><p class="ql-block"><b>3.3計(jì)算過程：</b></p><p class="ql-block">計(jì)算簡圖如圖4所示</p> <p class="ql-block">C10水泥土彈性模量</p><p class="ql-block">E=17.5×106KN/㎡</p><p class="ql-block">樁截面的慣性矩</p><p class="ql-block">Bh3/12=1×33/12=2.25m4</p><p class="ql-block">EI=17.5×106×2.25=39.4×106KNM2</p><p class="ql-block">求水平變形系數(shù)a</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">求墻底特征系數(shù)kh及換算深度ah</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">kh=C0Z0/EI=（1000×8.0×2.25）/（39.4×106）=0.00046</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">ahd=0.12×8=1.37</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">查表得AHH=20、BHH=30、CMM=40</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">計(jì)算柔度系數(shù)：</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">ΔHH=1/a3EI×AHH=20/（0.173×39.4×106）=103.1×10-6</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">ΔMH=ΔHM=1/a2EI×BMH=30/（0.172×39.4×106）=26.5×10-6</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">ΔMM=1/aEI×CMM=40/（0.17×39.4×106）=6×10-6</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">計(jì)算基坑底以上荷載作用的基坑底面墻變形：</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">H0=1/2×vh2Kd=1/2×16.5×62×tg2（45-1.4/2）=282.83KN</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">M0=1/6×vh3Kd=1/6×16.5×63×tg2（45-1.4/2）=579.15KN×M</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">?Y01=H0ΔHH+M0ΔHM=（282.83×103.1+579.15×26.5）×10-6=0.045m</span></p> <p class="ql-block">Ф01=H0ΔMH+M0ΔMM=（282.83×26.5+579.15×6）×10-6=0.011rad</p><p class="ql-block">計(jì)算墻頂位移</p><p class="ql-block">Yd=Y01+Ф01h+ea/mhd（1+hd+h）=0.045+0.011×6+16.5×6×0.975/（1000×8）×（1+6+8）=0.045+0.066+0.18=0.291m</p><p class="ql-block"><b>3.4確定最終位移值：</b></p><p class="ql-block">位移增大系數(shù)：</p><p class="ql-block">βe=1+1/10h×（13.5-0.3Ф）=1.22</p><p class="ql-block">最終位移值為：0.291×1.22=0.355m=35.5cm</p><p class="ql-block"><b>3.5措施與效果：</b></p><p class="ql-block">針對計(jì)算位移過大的情況，為了保證東面建筑的安全，我們在施工中采取了必要的臨時(shí)加固措施，具體方法如下：</p><p class="ql-block">拉結(jié)用鉆孔灌注樁直徑為Ф800mm，長度22m，砼標(biāo)號C20，沿全長分段配置鋼筋，并用Ф10@900鋼筋錨入壓頂板30d。</p><p class="ql-block">在東面用【32槽鋼在工程樁上設(shè)置臨時(shí)支撐，防止基坑位移變化過大。</p><p class="ql-block">壓頂板采用C20砼400厚，內(nèi)配雙層Ф10@200構(gòu)造筋及Ф8@200箍筋，沿基礎(chǔ)四周封閉，并通過Ф10@900鋼筋與深層攪拌樁和鉆孔灌注樁分別拉結(jié)牢靠。</p><p class="ql-block">由于基礎(chǔ)東西方向長度較長，故在北面攪拌樁施工時(shí)，向基坑外側(cè)起拱，起拱高度為基坑長度的2/1000，從而形成對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)教為有利的拱形受力結(jié)構(gòu)。</p><p class="ql-block">為確保深層攪拌樁體的均勻性和樁身強(qiáng)度，采用4次攪拌送漿方式進(jìn)行深層攪拌樁施工，并在現(xiàn)場留置水泥土試件，開挖前須對試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)要求1Mpa后，方可開挖。</p><p class="ql-block">對基坑開挖實(shí)行分段、分層，然后進(jìn)行人工清理，分段施工。土方開挖后應(yīng)加緊墊層和底板的施工。</p><p class="ql-block">為維持基坑內(nèi)土體干爽，采用輕型井點(diǎn)配合集水井、潛水泵降低地下水位，排除基坑內(nèi)積水。</p><p class="ql-block">實(shí)行信息化施工：對基坑頂端實(shí)施位移、變形監(jiān)測，重點(diǎn)在東面，共設(shè)置9個(gè)測點(diǎn)，采用準(zhǔn)直線法進(jìn)行檢測。開挖前，對東側(cè)大唐酒店大樓沉降情況進(jìn)行調(diào)查，對已有的裂縫以及不均勻沉降要求做好檢測記錄和標(biāo)記并拍攝存檔，作為施工期間定期對裂縫、沉降等觀測分析的對比資料。</p><p class="ql-block">施工效果評價(jià)：基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)全部完成后及開始開挖。開挖持續(xù)樓20天，期間曾遇大暴雨，部分區(qū)段由于挖土進(jìn)度較快，位移最大曾達(dá)到30cm，但因加固措施得當(dāng)，支護(hù)結(jié)構(gòu)并未發(fā)生大的變形，地下室施工持續(xù)近3個(gè)月，整個(gè)基坑觀測結(jié)果基本控制在計(jì)算值內(nèi)，東側(cè)大唐酒店大樓未受太大影響。</p> <p class="ql-block"><b>4、結(jié)論：</b></p><p class="ql-block">m值的確定和取值對計(jì)算結(jié)果有較大的影響，在本工程中，是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值，但有條件時(shí)建議通過樁的現(xiàn)場水平荷載試驗(yàn)來測定m值，這樣取得的m值更能準(zhǔn)確反映實(shí)際情況。從本工程實(shí)例中我們可以看出，即使支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全度已滿足了規(guī)范要求，但其變形仍需控制。因此我們認(rèn)為，為了達(dá)到保護(hù)城市基坑工程周圍環(huán)境的要求，基坑的設(shè)計(jì)應(yīng)從偏重強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰冃慰刂圃O(shè)計(jì)與強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)為主，為準(zhǔn)確預(yù)測和計(jì)算基坑的變形，必須重視工程實(shí)踐，提倡利用現(xiàn)場測試的資料來反映基坑設(shè)計(jì)所需要的計(jì)算參數(shù)。</p> <p class="ql-block"><b>參考文獻(xiàn)：</b></p><p class="ql-block">1、<地基與基礎(chǔ)》（第四版）顧曉魯、鄭剛、劉暢、李廣信主編中國建筑工業(yè)出版2019年第四版</p><p class="ql-block">2、《高層建筑施工手冊》（第三版）楊嗣信主編中國建筑工業(yè)出版社出版2017年第三版</p><p class="ql-block">3、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》（第三版）朱慈勉、張偉平主編高等教育出版社2016年第三版</p><p class="ql-block">4、《土力學(xué)地基基礎(chǔ)》陳希哲主編清華大學(xué)出版社出版2016年第五版</p><p class="ql-block">5、《深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊》龔曉南主編中國建筑工業(yè)出版社出版2018年第二版</p><p class="ql-block">6、《建筑施工手冊》中國建筑工業(yè)出版社2013年第五版（編委會）</p> <p class="ql-block"><a href="https://mp.weixin.qq.com/s/5ECXsRD3US7sXyt-888Nhw" target="_blank">建筑“風(fēng)水”探秘</a></p> <p class="ql-block"><a href="https://www.meipian8.cn/3quee5dp?share_from=self" target="_blank">打太極?悟養(yǎng)生</a></p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">（作者簡介：凌元忠、男、福建省尤溪縣人，1969-10-10出生、高級工程師、福建九鼎建設(shè)集團(tuán)有限公司廈門分公司副總經(jīng)理（兼總工）、項(xiàng)目經(jīng)理、從事過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程監(jiān)理、地產(chǎn)開發(fā)及施工管理等工作，一級注冊建造師（建筑）、一級注冊建造師（市政）、一級國家注冊造價(jià)師、一級國家注冊監(jiān)理工程師、省人防監(jiān)理工程師，曾任華僑大學(xué)土木工程學(xué)院研究生院校外實(shí)踐指導(dǎo)老師，曾獲2002-2003年度福建省十大優(yōu)秀總監(jiān)理工程師稱號，福建省綜合評標(biāo)專家?guī)煸u標(biāo)專家，廈門市職稱評審專家評委，廈門市市管重點(diǎn)辦安全督導(dǎo)專家，參編《廈門市建筑產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目部品部件企業(yè)認(rèn)定管理規(guī)程》（編號XJK2016-1-4），現(xiàn)任某大型建設(shè)工程項(xiàng)目總承包項(xiàng)目負(fù)責(zé)人；愛好有：讀書、太極與橋牌，覓行業(yè)知音期待志同道合者，感恩有您，感恩所有的遇見！通訊地址：福建省廈門市思明區(qū)海峽明珠廣場2702室、電話：13605991094、郵編：361000、E-mail：786527644@qq.com）</p>