高层建筑工程深基坑支护施工技术

高层建筑工程深基坑支护施工技术

范玲玲

身份证号码： 12010219840518****

摘要:结合试验，针对传统技术在高层建筑工程深基坑支护施工中，深基坑支护结构承载力小，容易发生弯曲变形，且变形程度大的问题，提出了高层建筑工程深基坑支护施工技术分析。试验结果表明，采用该设计技术的深基坑支护结构承载力较大，弯曲变形较小。

关键词:高层建筑工程；深基坑支护；刚度；承载能力；格构柱

深基坑支护是建筑施工领域的一项重要建设工程，其目的是为了保证高层建筑工程中深基坑上方建筑物的稳定性，起到支撑作用。深基坑支护施工难度大，由于深基坑支护需要承受强大的重力和压力，如果施工过程中出现失误，会导致深基坑下沉，深基坑支护上方的建筑物出现裂缝和倾斜，尤其是高层建筑工程，因此，深基坑支护施工技术对建筑工程的施工质量有着重要的影响。虽然深基坑支护施工技术近年来一直是建筑研究领域的研究热点，并取得了一些研究成果，但为了规范高层建筑工程深基坑支护的施工质量，国家有关部门先后颁布了该领域的技术规范和施工要求，并对深基坑支护的变形和沉降做出了明确的规定和要求，包括支护结构的弯曲变形不得超过2.5°。但是，现有的施工技术不能保证深基坑支护结构不变形，尤其是不弯曲变形，用现有技术仍然很难达到这一技术标准，因为目前的施工技术没有考虑深基坑支护的最大承载力和刚度等技术参数，相关技术人员在施工中仍然缺乏专业技能，因此，本文提出了高层建筑工程深基坑支护施工的技术分析。

1高层建筑工程深基坑支护施工技术设计

1.1高层建筑工程深基坑支护施工数值模拟分析

深基坑支护施工活动的开展会改变深基坑周围的岩土结构，导致深基坑周围岩土结构原有的应力平衡被破坏在高层建筑工程中，为了保持平衡，岩土应力会发生重排，导致深基坑严重下沉。高层建筑工程中深基坑的下沉和围岩结构的破坏会严重影响支护施工质量，也会对深基坑支护上方建筑物的稳定性产生较大影响。因此，为了保证高层建筑工程深基坑支护的施工安全和施工质量，施工前应了解一些相关的施工技术数据，其中最重要的是获得施工过程中深基坑周围岩土的刚度变化规律和承载力。本次通过对高层建筑工程深基坑支护施工的数值模拟分析，根据分析数据，有效预测和控制施工过程中的岩土体沉降，确保支护施工的安全稳定。

高层建筑深基坑支护结构与围岩结构共同作用形成一个整体，进行深基坑支护施工时，围岩变形形成的力会作用在深基坑支护体上，因此，在施工数值模拟分析中，将深基坑支护结构与围岩结构视为一个整体，进行离散化[2]。在深基坑支护过程中，深基坑周围岩体的应力由自重应力和结构应力组成，在模拟过程中可以简化为竖向应力或水平应力，并通过数值模拟方法进行分析和处理，这次采用有限元方法模拟施工值[3]。有限元法将建筑深基坑支护施工的数值模拟分为两部分，一部分是模拟施工过程数据，另一部分是模拟建筑深基坑支护结构参数数据。

对于施工过程中的数值模拟，主要是利用有限元软件实现深基坑断面上荷载施加和释放的循环，每个荷载循环代表一个施工步骤，因此数值模拟过程中荷载施加不能一次完成，这次采用分段叠加法，通过多个增量步骤增加施工过程中每个施工步骤的荷载，荷载释放采用相同的方法[4]。

有限元法在高层建筑工程深基坑支护施工过程中荷载释放和施加的应用受相关系数控制，其有限元分析表达式为: ( 1)

式(1)中，l为深基坑周围岩土的最大刚度；s为当前配套施工步骤总数；j为高层建筑工程深基坑周围岩土体和结构的初始总刚度矩阵；e为高层工程建筑深基坑周围岩体结构的最大强度值；w为高层建筑工程深基坑周围岩体结构上的最大应力；I为高层建筑工程深基坑施工活动发展增加的等效节点力；p为高层建筑工程深基坑周围岩体的增量荷载力；t为高层建筑工程深基坑位移增量值[5]。利用上述公式，模拟了高层建筑工程深基坑施工过程中各力学参数的变化规律。

此外，还需要了解深基坑支护结构在施工过程中承载力的增加和变化规律，通过有限元分析表达如下:

(2)式(2)中，A为高层建筑工程深基坑支护施工阶段深基坑支护结构的最大承载力；高层建筑工程深基坑开挖深度；δ是高层建筑工程中深基坑周围岩体结构施加的应力系数值，深基坑周围岩体结构对支护结构施加的应力系数值通常为0.5；κ为高层建筑工程深基坑施工范围内岩土的重力；p为高层建筑工程深基坑施工范围内岩土重力系数的值，该系数的值通常为0.2。通过有限元分析软件，对高层建筑工程深基坑支护施工技术的数值进行模拟分析，为后续深基坑支护施工提供数据依据。

1.2高层建筑工程深基坑布置腰梁定位槽

基于以上高层建筑工程深基坑支护施工的数值模拟分析，进行建筑工程深基坑支护施工。首先，根据深基坑支护施工阶段围岩和土体以及岩土结构的总刚度值和支护结构的承载力值，确定深基坑支护结构腰梁的定位点，并根据定位点布置腰梁的定位槽[6]。一般情况下，深基坑支护结构承载力超过25kN/m2时，需要将支护结构腰梁定位点固定在连接板和连接桩的中间端，高层建筑工程深基坑支护结构最大承载力需要超过35kN/m2时，需要将支护结构腰梁定位点固定在连接板和连接桩的顶部；高层建筑工程深基坑支护结构最大承载力小于25kN/m2时，支护结构腰梁定位点将固定在连接板和连接桩下端。其次，在定位点上设置腰梁抱箍和腰梁定位槽，在定位槽上设置横向竖板，竖板采用HJ01钢板，横向竖板上设置紧固腰梁的螺栓，从而在高层建筑工程的深基坑中设置腰梁定位槽。

1.3格构柱连接和腰梁安装

安装好支撑结构的腰梁定位槽后，用格构柱将腰梁与冠梁连接起来，格构柱由GJ06钢筋制成，直径为185 ~ 275 mm，格构柱与腰梁槽顶部连接，起到固定支撑整体结构的作用，从而保证深基坑支撑结构的稳定性和安全性。

钢筋笼连接到钢支撑系统的上部和下部，然后在钢筋笼上铺设锚索，用四个钢筋笼将格构柱与支撑结构的腰梁连接起来。深基坑支护框架结构设置完成后，将腰梁和钢支撑安装在预定位置，由于腰梁安装危险，且腰梁重量较重，为保证高层建筑工程深基坑支护施工的安全，采用钢索将腰梁吊装到定位槽内。然后用螺栓将腰梁与支撑结构连接紧密，固定腰梁后，需要安装一个恒压装置，对深基坑支撑结构的腰梁施加预应力，然后用内撑末端的抱箍连接钢支撑，通过安装钢支撑来稳定深基坑。

支撑结构，最后在所有支撑框架结构中浇筑混凝土，实现高层建筑工程的深基坑支撑施工。

2实验分析

选择某高层建筑深基坑支护施工项目作为试验对象，该高层建筑占地面积约5524.34m2，建筑高度约32.1m。

利用该设计技术和传统技术，在有限元分析软件的数值模拟实验环境中进行深基坑支护施工。在本设计技术中，深基坑支护结构承载力为28.45 kN/m2，深基坑周围岩土总刚度为5.64K K，因此，深基坑支护施工中布置了9组支护结构。施工完成后，用测量仪器测量高层建筑工程深基坑支护结构的弯曲变形，随机选取5组数据作为试验数据，作为试验结果。

该设计技术的深基坑支护结构的弯曲变形程度低于传统技术，低于最大弯曲变形限值，最小变形值仅为0.08，因此实验证明该设计高层建筑工程的深基坑支护结构弯曲变形程度较小。

3结束语

深基坑支护施工技术一直是建筑行业发展过程中的技术难点，针对传统技术的不足，结合有限元分析软件技术对传统施工技术进行优化，对提高深基坑支护施工技术水平具有重要的现实意义。

参考文献

［1］何飞，穆锐，刘一宏 . 深基坑施工过程中桩锚支护结构受力数值分析［J］. 河南理工大学学报 ：自然科学版，2021，40（01）：146-154.

［2］葛雷，杨帆 . 关于岩土工程基础施工中深基坑支护施工技术的相关分析［J］. 世界有色金属，2020（01）：260-261.

［3］黄建中 . 施工中深基坑支护施工技术的运用探究［J］. 中小企业管理与科技（上旬刊），2019（12）：164-165.