临近建筑群深基坑施工风险及支护优化

摘要

随着经济全球化快速发展，国内城市建设如火如荼，高楼大厦如雨后春笋一座座拔地而起，临近既有建筑群从事工程实践活动发生的频率逐年升高。在密度较高建筑群区域从事高层建筑深基坑工程面临两大难点:既有建筑群荷载及地下水文地质条件共同影响下如何保证深基坑施工安全;深基坑施工过程中如何降低扰动不至于影响既有建筑群正常安全使用。对上述难点探索已经成为工程界主要课题之一，而目前针对该课题理论研究仍滞后于工程实践，且无规范足以表述该类问题复杂性。基于此考虑，依托湖南省长沙市某高层建筑深基坑工程实例，采用数值模拟和现场测试相结合的方法，对临近既有建筑群深基坑开挖施工风险及支护方案优化进行研究。主要研究成果如下:
　　(1)结合原位测试和室内土工试验分析了红黏土基本物理力学特性。红黏土具有较高含水量、天然密度、液限和饱和度;富含Si、Al、Fe、Ca、K和Na等元素;自由膨胀率为30.7％，远小于膨胀土膨胀特性;强度较低，属中低压缩性土。
　　(2)构建层次结构模型分析深基坑施工安全影响因素。影响临近既有建筑群基坑施工安全的因素由重到轻依次为:地层土性质、临近建筑荷载影响、地下水影响、开挖施工影响和自然灾害影响。借助ABAQUS建立数值模型，对基坑隆起、地表沉降及支护结构破坏风险进行了识别，细化每个施工步骤发生风险的可能性;最终确定基坑隆起破坏和支护结构失稳破坏风险较大，需重点加强防控。
　　(3)对比分析“地下连续墙”和“人工挖孔灌注桩+锚索”支护方案优缺点;采用“人工挖孔灌注桩+锚杆”支护方案计算支护结构最大侧向位移值1.5mm(顶部)，仅为原支护方案7.89％。同时，现场检测基坑顶部周边土层无明显裂缝，锚索与双拼工字钢连接节点质量良好，冠梁混凝土芯样抗压强度33.1～35.4MPa，锚索拉力为876～879kN(为设计值1.11倍)。验证施工采用“人工挖孔灌注桩+锚杆”支护方案满足设计要求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 高层建筑结构发展

1．2．2 基坑开挖力学理论研究

1．2．3 基坑开挖的稳定性研究

1．2．4 基坑支护方案主要类别

1．2．5 基坑施工风险分析

1．2．6 红黏土的工程特性研究

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 红黏土工程力学特性试验分析

2．1 工程概况

2．1．1 设计概况

2．1．2 基坑周边建筑环境

2．1．3 基坑水文地质环境

2．2 红黏土工程力学特性试验分析

2．2．1 红黏土定义及分布

2．2．2 红黏土元素组成

2．2．3 红粘土颗粒级配

2．2．4 红粘土基本物理性质

2．2．5 红粘土基本力学性质

2．3 本章小结

第三章 临近建筑群红黏土深基坑施工风险量化分析

3．1 原基坑支护设计概述

3．2 影响基坑施工安全因素分析

3．2．1 施工安全因素区划

3．2．2 层次结构评价模型

3．2．3 单项指标权重确定

3．2．4 综合权重计算

3．2．5 综合评价结果

3．3 基坑开挖过程数值模拟

3．3．1 数值模型建立

3．3．2 基坑隆起计算结果分析

3．3．3 地表沉降计算结果分析

3．3．4 支护结构位移计算结果分析

3．4 基坑施工风险量化评估

3．4．1 施工风险界定

3．3．2 基坑隆起风险

3．3．3 地表沉降风险

3．3．4 支护结构失稳风险

3．5 本章小结

第四章 临近建筑群红黏土深基坑支护方案优化

4．1 基坑支护方案比选

4．1．1 连续桩支护方案

4．1．2 连续墙支护方案

4．1．3 支护方案比选

4．2 基坑支护方案效果预估

4．2．1 数值模型建立

4．2．2 计算结果及分析

4．3 基坑支护方案效果检测

4．3．1 检测项目及类别

4．3．2 外观质量检测

4．3．3 结构布置核查

4．3．4 混凝土抗压强度检测

4．3．5 灌注桩检测

4．3．6 锚索抗拔检测

4．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢