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摘要:本文结合某工程软土地基基坑施工工程,并应用有限元软件构建三维数值模型,对软土地基基坑围护数值的分析以及软土地基基坑围护数值在设计与施工管理的应用进行了分析与阐述,以期为我国软土基坑围护设计与施工技术的优化发展提供有益参考。
关键词:软土地基;基坑围护数值;施工管理;应用
引言:近年来,随着我国建筑工程行业的高速发展,建筑基坑深度呈现出不断增加的趋势,并在不断实践过程中形成一门全新的建设设计施工技术—基坑围护设计施工技术。基坑围护设计施工技术设计内容广泛,对建筑整体结构的稳定性、安全性具有直接影响作用。目前,软土地区中深基坑围护技术的优化发展已成为建筑企业关注的重要课题。因此,对“软土基坑围护数值分析及其在设计与施工管理中的应用”研究,对提升软土地区中深基坑围护工程安全、稳定性、经济性的发展具有重要现实意义。
1三维有限元数值分析
基于有限元数值分析方法在基坑结构设计与施工中的应用与实践,各界学者如,杨林德、张丙强、应宏伟等,通过结合实际案例,采用不同的模型结构,对建筑基坑工程中有限元分析方法进行了大量的研究,并得出限元分析方法在软土地基深基坑设计中具有一定的应用效果[1]。其中,三维有限元数值分析法(图1三维有限元计算模型),则是基于不断研究的基础上得以进一步提出。实践证明,利用三维有限元分析法,通过构建三维有限元数值模型,所得出的结论可有效为软土地基基坑开挖设计与施工提供依据,包括内支撑结构受力情况、基坑受力变形规律、支护构件在围护结构中性能的发挥等。
2基于工程实践,探索三维有限元数值分析重要性
2.1工程概况
某实际软土地区基坑工程,基坑总面积为2.3万平方米,设有办公区、餐饮中心、健身中心等建设区域;地质环境为“沼泽地区”,夏季积水现象明显,水深最高可达60厘米;周边有鱼塘,塘底淤泥厚3.5米,整体建筑性能较差。
2.2工程地基基坑设计与施工
该建筑项目地基基坑工程为软土地区基坑工程,工程设计师与管理者根据实际情况(包括水文地质条件、排水系统建设要求、建筑周边环境、地质条件等),在遵循“因地制宜”建设原则的基础上,合理选用合理了支护结构,并利用木桩支护方法,进行局部基坑开挖。
该工程项目管理者,首先将大基坑划分为若干个“小基坑”,并遵循对称性、分层性原则进行基坑开挖与内部支撑,并对工程进行实时监控,根据工程实际情况,科学调整设计与施工管理策略。
由此可见,该工程地基基坑施工设计与建设,属于软土地区地基基坑维护数值分析与设计、施工的典型案例。在软土地区地基基坑设计与施工过程中,工程管理与设计工作者结合本土基坑工程特点,通过应用三维有限元分析法,建立数值模型,在基于模型的基础上,对围护体系内力进行分析,并根据计算与分析对围护结构(包括围护桩径、围护桩间距、支撑结构)等进行调整,从而实现基坑设计的可行性与优化性。
3维护数值分析下软土地基基坑优化设计与施工
3.1工程概述
某建筑工程地处空旷地带,东林交通大路,建筑主体地基总面积为4.8万平方千米,楼体地上建筑高度为22层,属于高层建筑。建筑地下一层,基地基底埋深6.8米,基坑设计开挖深度分别为5.15米、5.95米、6.2米、4.3米。土方开挖内土层以粉质粘土、砂质粉土、游泥质粘土为主,建筑主体主要采用钻孔灌注桩(大直径)以及预应力管桩为主要施工工艺设备。
3.2工程地质概述
基坑设计施工工程地质条件相对较差,主要受力土层为砂质粘土与淤泥质黏土,主要土层物理力学情况如下表。
3.3软土层基坑设计与施工
首先,在基于围护数值分析的基础上,构建基坑开挖设计与施工模拟工程,并结合实际工程情况,明确围护桩与支撑体系结构变化趋势,并选用合理的基坑开挖方式,用以保证围护结构作用在基坑开挖工程中作用的有效发挥。在此过程中,遵循挡土结构物、土体作用力以及地基结构性质之间的平衡关系,应用“朗肯/库仑土压力理论”(图2库企主动土压力计算简图)对基坑土压力进行计算得出基坑围护受土压力相关数据。并利用有效应力原理对建筑工程地下水的影响作用进行计算,结合土层物理力学性质对软土地区地基土压力计算结果进行合理选用,用以为软土地基基坑设计与施工管理提供准确的理论依据。
其次,通过对围护结构内力数值的分析,设置一定的监控点,用以实现对敏感区、重点区域的监测与管理,并根据反馈情况进行工程调整,从而保证施工管理的规范性、科学性,构建施工管理的信息化管理模式。
此外,根据软土地基地质条件以及工程要求构建围护体系,并根据围护体系各项数值制定安全、稳定、有针对性的施工方案与应急措施,并根据监测点反馈的信息,进行动态优化,从而提升工程建设工作效率与质量,保证软土地基基坑设计与施工的安全性与稳定性。
结论:总而言之,通过对软土地基基坑开挖中三维有限元数值的模拟分析以及与实际施工项目的对比分析发现,基坑开挖三维有限元数值分析所得到的实验结构与实际工程结果具有一定的契合性。因此,在软土地区基坑施工建设项目中,施工企业可利用三维数值建立数据模拟模型,用以软土地区地基基坑设计与施工管理的稳定、安全与可持续发展。
参考文献:
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