1.岳阳市交通运输局 湖南岳阳 414000
2湖南联智科技股份有限公司 湖南长沙 410100
摘要：在基坑工程中，根据基坑地层的特征，选取相应的支护结构形式，并采用智能化监测（北斗在线监测）手段来验证支护结构在基坑开挖过程中的稳定性，并配合观测数据分析手段进行对比分析，综合验证基坑中支护结构形式安全可靠性。
关键词：基坑；北斗监测；桩锚支护；变形
1前言
随着我国经济发展和城市建设现代化的不断提高，随之而来的便是深大基坑工程的迅速发展。在基坑开挖过程中，基坑围护墙体内原有的土压力平衡遭到破坏，土体应力失去平衡，对墙体产生朝向坑内的挤压作用，墙体两侧的应力差使墙体产生侧移，因此合适的支护措施结构对深基坑结构安全保障有着重大意义。为研究支护形式的稳定性研究，就需要相应的测量技术进行相应验证，普通工程测量一般不具明显的时间效应，基坑监测需配合降水和开挖过程，具有相对明显的时间性，基坑监测结果也是动态变化的。因此，采用北斗高精度定位技术实现对基坑工程进行安全监测工作，通过智能手段来应用于基坑围护墙支护结构稳定性研究工作。
2 工程概况
本工程为政府办公综合技术楼，建筑面积合计3015.96m2，地下2层，地上5层。基坑工程为一级基坑项目，基坑深度6m～12m，周边建筑物密集，且都离基坑距离较近（1～2m）。基坑与周围建筑物分布关系如图1所示，在基坑开挖的整个过程中，为确保基坑围护墙支护结构的稳定性，以及为施工全过程提供安全保障。我们需根据项目实际情况，选择合适的支护结构形式，采取相应的监测手段，从理论与实际层面来判断支护结构的安全效果。
.png)
图1支护桩剖面图
本基坑工程周边结构物众多，处于城市繁华地段。基坑支护设计方案严格按照确保基坑安全施工为原则进行实施，基坑紧邻办公大楼一段，由于支护空间狭小，且坡顶位移对已建建筑影响较大，采用排桩+预应力锚索支护，支护高度8.35m，支护桩采用人工挖孔灌注桩，且必须进行护壁处理，挖孔桩从上往下逐层进行，下挖中间土体，后扩及周边，有效控制开挖截面尺寸，每次开挖深度应根据土层条件而定，一般每次控制在0.9-1.2m，当遇到软弱土层或可能出现涌砂，每节护壁高度可减少至300～500mm，并随挖随验随浇筑护壁混凝土。同时为了避免冠梁对后期场地道路及管线施工造成影响，适当降低冠梁顶标高，冠梁与已建办公楼之间空地全部进行地面硬化，并向已建办公楼排水沟找坡，防止坡顶积水。
3 基坑支护计算机结果分析
本基坑工程采用明挖顺作法施工，基坑开挖支护结构分阶段进行。按“先变形、后支撑”的原则，采用“增量法”原理分阶段进行结构计算。利用理正深基坑结构设计软件软F－SPWV7.0对本基坑工程支护进行计算，场地土层参数取值如下表所示：
表1 土体技术参数
.png)
桩内力位移包络见图2，地表沉降量见图3。
整体抗倾覆安全系数：KS=Mp/Ma
Mp--被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩，对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定；对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma--主动土压力对桩底的倾覆弯矩。
根据计算本支护段，整体稳定安全系数Ks=2.763>1.250。
根据地表沉降图，当基坑开挖到坑底时整体模型和支护桩的水平位移图，可知基坑累计最大位移发生在东南角的支护结构，最大变形为37mm。
.png)
图2内力包络图
.png)
图3地表沉降图
4智能监测分析研究
根据以上基坑支护段的相关计算，在基坑围护墙坡顶（支护结构顶部）分别设置三个北斗监测点，用于监测基坑围护墙坡顶的地表位移，进而来验证支护结构的稳定性。在基坑开挖过程中，北斗监测传感器采集的数据如图4所示，通过数据分析可得，基坑从开挖至开挖至基坑底部标高整个过程中，支护结构的顶部沉降位移在-5mm～9mm之间，水平位移在0mm～9mm之间，处于支护结构计算范围内，从而证实本基坑工程采取的支护形式可行性以及支护结构的安全性。
.png)
图4北斗监测位移-时间曲线图
5结论
基坑工程随着时代的发展越来越受智能化，在采取合理的基坑支护结构形式下，可以采取智能化的监测手段来保障基坑工程的安全性。
（1）在城市中心复杂结构的基坑开挖过程中，通过对岩土体进行相应分析，选择合适的支护形式对基坑安全保障具有重要意义；
（3）通过本项目研究，桩锚形式的支护形式在本基坑中是合适的；
（2）采用智能监测化手段可对基坑进行不间断安全监测，北斗监测站在基坑开挖过程中能够提供相应的安全监测服务。
参考文献
【1】杨光华. 深基坑支护结构的实用计算方法及其应用[M]. 地质出版社, 2004.
【2】李琳等. "软土地区深基坑变形特性分析." 土木工程学报 40.4(2007):66-72.
【3】刘明建. 建筑深基坑支护设计与施工存在的问题与解决对策[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2011, 000(034):1-2.
【4】张玉成, 杨光华, 胡海英,等. 多种支护型式在超大深基坑工程设计中的组合应用[J]. 岩土工程学报, 2014, 36(zk2):198-204.
【5】李连祥, 王兴政. 考虑基坑支护结构变形模式的土压力研究[J]. 地下空间与工程学报, 2018, v.14;No.107(04):169-178.
【6】何颐华, 杨斌. 深基坑护坡桩土压力的工程测试及研究[J]. 土木工程学报, 1997, 030(001):16-24.
【7】郭竞宇, 张建刚. 某围护结构上土压力实例分析[J]. 水文地质工程地质, 2003, 030(002):85-88.
【8】李好, 周绪红. 深基坑桩锚支护的弹塑性有限元分析[J]. 湖南大学学报(自科版), 2003(03):87-90.
【9】王艳峰. 软土地区基坑工程变形性能分析[D]. 汕头大学, 2008.
上接第295页
结构布设期间，联合工程实际情况，对结构变形、结构承载力进行管控，合理控制轴压比，减少扭转，以此明确剪力墙布设情况。可以应用以下措施予以分析：
第一，遵循国家标准要求，高层剪力墙结构，不能全部使用短肢剪力墙。因此，建筑施工期间，在楼梯间位置布设剪力墙，同时连接电梯间，形成短肢剪力墙、筒体结构。在其他部位，沿着内外墙交界位置，通过小开间布设方式，合理设置短肢剪力墙。通常情况下，短肢剪力墙结构，以L型、T型为主，可以加强侧向刚度。
第二，合理布设水平抗侧力结构，减少结构扭转，确保轴线水平抗侧构件对称性、均匀性。在布设剪力墙结构时，合理应用SATWE程序，准确分析建筑结构。采用仿真结果，优化调整不同轴线上墙肢长度，减小刚度中心、结构质量中心偏差。按照建筑建设标准可知，A级建筑抗震设计时，应当分析偶然偏心影响，楼层竖向构件水平位移、层间位移，应当控制在楼层平均值1.2倍内，严禁超出楼层平均值1.5倍。针对一层楼面来说，刚心坐标值如下：X=14.3835，Y=7.2926；质心坐标值如下：X=14.8917，Y=6.8318。
第三，合理控制剪力墙轴压比，建筑抗震等级为2级，按照标准规范可知，短肢剪力墙轴压比小于0.6，一字短肢剪力墙轴压比，应当控制在0.5以内。墙肢长度，约为墙厚6倍。工程外墙厚度为150mm，内墙厚度为200mm，地下部分为300mm。
第四，结构设计期间，应当考虑到结构整体性问题。建筑楼盖采用现浇方式，内墙梁截面宽度为200mm，外墙梁截面宽度为250mm。跨径为1/10，以此明确初始梁高。结构设计期间，必须明确剪力墙数量。当剪力墙数量不足时，就会降低侧向刚度，加大侧移量。当剪力墙设置数量较多时，无法提升经济效益。利用壁率、平均压力等方式，明确剪力墙设置数量。墙体厚度，可以通过壁率反应确定；结构截面、重量、层数，则采用平均压力确定。按照实际工程情况，也可以确定剪力墙数量。
3.4结果分析
高层建筑结构计算时，通过SATWE程序软件，对空间组合结构予以分析，科学计算复杂体型结构体系。在SATWE程序分析中，基于壳元理论，通过超单元墙元模拟剪力墙，属于平面、刚度兼顾单元，准确模拟剪力墙受力情况。该单元节点自由度为6个，在模拟操作中，注重空间梁柱单元连接，无需应用约束方法。通过SATWE程序分析建筑结构，通过超单元墙元，对短肢剪力墙进行模拟。针对短肢剪力墙梁，则应用连梁模拟。基于位移结果可知，结构最大顶点位移为20.57mm，最大层间位移为2.13mm，最大层间位移/平均位移为1.15，最大层间位移角为1/1215，振型1周期为1.4936s，轴压比小于0.4。因此，在壁率指标指导下，通过短肢剪力墙结构，可以有效控制结构位移。
在该项目建设中，其他楼栋应用异形柱框架结构，比较短肢剪力墙结构，结果显示，短肢剪力墙结构侧向位移小、刚度大，钢筋使用量、模板使用量、混凝土使用量，明显优于异形柱框架结构。通过综合化分析可知，短肢剪力墙结构材料使用量少，具备显著经济优势。
4、结束语
综上所述，高层结构设计中，必须科学设计短肢剪力墙结构，转变设计理念。优化设计短肢剪力墙体系，合理设置剪力墙数量，规范剪力墙布局，确保短肢剪力墙体系应用合理性。同时，准确计算短肢剪力墙结构，分析抗震薄弱部位，采用科学化设计方式，提升短肢剪力墙结构抗震性能，维护整个高层结构强度。
参考文献
[1]张淦,张品乐,陶忠, 等.高强钢筋混凝土T形截面短肢剪力墙抗震性能试验研究[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2021,53(01):86-94.
[2]柯晓军,苏益声,王晓燕.双肢空腹式型钢高强混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究[J].地震工程与工程振动,2020,40(03):71-77.
[3]陈越时,张晓勇,马昕煦,等.钢管混凝土短肢组合剪力墙轴压整体稳定承载力设计方法研究[J].建筑结构,2020,50(S1):721-725.
[4]刘俊雄,张品乐,杨文豪.L形高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究[J].地震工程与工程振动,2020,40(01):185-195.
[5]张其林,黄亚男,吴杰,等.装配式部分外包组合短肢剪力墙抗震性能试验研究[J].施工技术,2019,48(02):100-106+125.