天津市公路工程设计研究院天津市300170
摘要：本文主要以某大厦进行的半逆做法工程作为其背景，对软土本构关系以及结果空间效应等方面进行充分的考虑，同时还在一定程度上利用有限软件PLAXIS以及ANSYS，对开挖时的支护体系动态响应进行科学合理的评估，同时还要进一步评估其基坑安全性以及环境带来的一些影响等，对其基坑支护设计问题进行有效的处理，加强基坑的安全性以及可靠性，获得比较好的经济效益。
关键词：深厚淤泥质；土层；半逆作法；基坑支护；设计；分析
引言：某大厦主要是一栋集办公和营业以及商业为一体的高档写作楼，在工程的主体则是为一栋二十七层的主楼、一栋二十七层附楼和三层裙房进行组成的，地下室为二层，总的用地面积为一万三千八百三十一平方米，然而总建筑面积为九万九千四百六十八平方米，高度为九十九点四米，主楼以及附楼则是应用了框架-剪力墙的结构，裙房则采用了框架的借口，地下室的二层人防区则是采用井字楼盖的方式，非人防的区域采用了肋形楼盖的方式，地下室的底板厚度为七百毫米，承台的高度为一千七百毫米，应用钻孔灌注桩基础的方式。同时基坑的开挖面积大约为一万一千五百九十八平方米，周长大约是在四百八十米，在开挖的过程中深度为十点六五米，主要是属于大软土基坑的一种工程。
1.基坑支护的设计分析
1.1支护方案的选型分析
根据基坑开挖深度和周围的环境以及地质条件的特点，从而可以采取两种支护的方式：一是为排桩+二道内支持；二是为排桩+梁板支撑。目前应用较为广泛的方法便是为顺作法，这种方法的技术比较成熟，施工经验也是比较丰富，但是需要设置两道临时的支撑，同时支撑的刚度比较小，支撑的设计以及拆除消耗是比较大的。然而半逆作法则是通过利用结构梁板作为其支撑，其整体的支撑性比较好，刚度也比较大，能够有效的去控制支护解耦股的变形，对周围环境也是可以起到保护的作用，缩短施工工期。
1.2支护的总体设计分析
1.2.1支护结构的剖面设计分析
对于基坑的开挖计算深度而言，主要为十点六五米，支护的结构则是应用了直径为九百五十毫米的钢筋，外侧设置了双轴水泥搅拌桩的止水帷幕，根据其地质的勘测报告得出，支柱桩的长度设计主要是为二十七点九米和二十五点六五米，第一种的支柱桩所插入的深度是十八点一五米，桩端则是位于在淤泥质的土层。然而第二种的支柱桩插入深度为十五点九米，桩端进入到粉质黏土层大约为二点五米。
1.2.2水平支撑系统的设计分析
一是为梁板的支撑设计。在地下一层的梁板混凝土而言，其强度的等级主要是为C40，楼面的标高则是为-5.750m，人防区域则是采用井字楼盖的一种方式，非人防的区域则是应用了肋形楼盖的方式，在逆作阶段的地下室外墙墙顶的通长设置为四百五十毫米乘以前毫米的暗梁，内墙墙顶则是设置了三百毫米乘八百毫米的暗梁，使其可以保证梁板的支持系统传力线路可以更加的清楚明了，并且和支护桩一同受力。二是取土口的设计。为了能够方便逆作阶段的土方进行开挖和施工材料的竖向运输，并且满足自然通风的需要，根据梁板支撑的平面布置特点以及支撑受力的合理性，在地下一层梁板中间的区域以及主附楼电梯井的位置设置了四个大空间的取土口，取土总面积为七百六十平方米，取土口的预留洞口则是在地下室底板完成之后根据其顺作法依次进行施工。
2.支护计算分析
2.1平面m法计算
对于支护剖面而言，在对其内力变形进行分析的时候主要是采用FRWS2006，土层的参数则是为c和φ，是提取固结快剪峰值的指标百分之八十，在对土压力计算的时候则是采用水土合算的方式，并且地面的超载是提取每平方米二十千牛，坑内外的地下水位则是提取负零点五，选择一些典型的剖面并且适当的去对基坑底部加固的影响内力变形做出相应的分析。
2.2平面有限元的分析
2.2.1基坑剖面有限元模型分析
在计算区域内，其土地主要采用二阶六节点三角形单元的离散，同时支护桩则是根据其刚度等效的原则，应用梁单元进行模拟，梁板支柱应用弹簧单元，支护桩以及支撑的材料假定为线弹性，对于模型的边界条件而言，主要为左右两的约束水平进行位移，地面和约束水平进行竖向位移，土方和地下一层的楼板主要是为界线，分为两层进行开挖。
2.2.2平面有限元分析的结果
一是第一层的土方开挖的时候，梁板的支持并没有形成，支护桩墙则是处于在悬臂的状态之下，支护桩的水平位移也是表现为顶部是最大的，桩端比较小，其变形的曲线也是向前倾斜。第二层的土方开挖到基底的时候，因为设置相应的刚度较大的梁板进行支撑，支撑位置桩身位移几乎是不变的，支持上部的桩身位移进行了减少，支持下部的桩身位移进行了增加，位移的形态转换成为了弓形，也是能够满足软土地区带撑基坑变形的特点。二是第一层的挖土最大水平位移的计算主要是为七十二点二毫米，第二层为七十六点九毫米，桩身的最大弯矩则是为1289.5kN•m/m，在开挖到基坑的时候，最大桩身水平位移以及最大弯矩全部都出现在坑底附近的位置，在对支护桩的内力进行计算时，其变形较大的原因主要是基坑底部软土体比较后，强度和刚度的参数则是比较低。
3.支护体系和周围的管线监测分析
为了能够更好的保证地下结构的施工和周围建筑物以及管道的施工顺利的进行，必须要对基坑开挖以及整个地下周围管线施工安全作出相应的现场监测，其最终监测结果如下所示：一是第一层挖土最大计算的水平位移主要是为七十五毫米，然而第二层为八十毫米，基本上是能够满足维护设计的实际要求。二是需要严格根据设计的工况进行施工，地面的位移最终是在六十毫米，然而沉降则是为二十五毫米，在基坑的南侧的局部位置地面存在着十五毫米左右的裂缝。三是对于所有的结构梁而言，其测点的轴力则是稳定在八百到二千八百五十千牛，总而言之因为梁板和楼板是在一起进行浇筑，梁板的受力来自于侧向的土压力，因此其梁中的内力不是很大。四是对于临时的竖向支撑钢结构立柱而言，存在着一定程度的差异沉降，等到地下室的底板完成浇筑之后，其立柱的回弹量最大则是为十七毫米。五是在对地下室完成后，东侧的民宅沉降三毫米，然而西侧污水处理站则沉降五毫米。西北位置的水泥道路之间是存在着细微的裂缝问题，大约款速是为五毫米，道路下面的污水管线最大的沉降为十毫米，这些全部都是在设计允许范围内。因此针对于该基坑问题体系而言具有着一定的安全可靠性。
总结：通过上述分析得出，该工程主要作为某地区第一个采取半逆作法所涉及的工程，通过利用地下一层梁板结构代替水平支撑基坑围护设计方式，有效的解决传力板带和楼板土胎膜以及托换梁等设计难点，并且这种方法的成功应用，能够更好的为软土地基的维护设计和施工开辟成功先例，同时积累了更多宝贵经验。
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