深基坑支护类型的应用与改进

宋学寨

[摘要]深基坑支护工程是一种为了确保建筑物地下结构施工以及基坑周边设施与环境安全的新技术运用，可根据基坑土质情况与周边环境采用支撑、加固等方法。基坑支护体系是一种临时性防护措施，因其特殊性与较大的风险性，基坑支护体系的选择往往不是固定的，具有一定的区域性。本文介绍了某高层点式楼的工程概况，包括水文地质和周围环境，然后通过基坑支护设计方案与工程实际情况的有效结合，选择出适合本工程的开挖支护方案，不仅可提高基坑本身的安全稳定，同时有利于加快施工进度、降低施工成本。

[关键词]建筑施工；深基坑支护；支护结构类型；斜支撑

文章编号：2095-4085（2016）05-0076-03

基坑工程是我国当前地基基础领域一个重要的研究方向，是与很多因素相关联的综合性技术，是一个系统的工程问题，须具有相应的地基基础、地基处理、结构力学等多种专业学科知识，并具有丰富的施工经验，还需结合拟建工程所在地的地质和周边环境情况，方能制定出因地制宜的支护方案。基坑支护方式还必须与地质勘察文件、工程设计文件、地下水位情况、基坑开挖方式、项目管理等因素密切联系。在基坑支护类型的选择上，要秉着适用、合理、经济、可靠的原则进行设计，这也是基坑支护比较重要的一面。

1.工程概况

某工程由带有商业中心的四个点式高层住宅及大型娱乐广场构成，是一座以大型购物中心、办公与住宅为主的多功能高层现代化建筑。建筑面积11万平米，地上建筑面积82300m²，地下建筑面积27700m²，地下两层为车库部分，地上一至六层为商业中心，七至三十层为住宅部分。结构类型，该工程为框架剪力墙结构，基础类型为筏板基础，基础为长方形设置，基坑开挖深度-12m。该工程地处城市主干道与商业购物中心繁华地段，周边环境复杂且建筑物密集，基坑开挖放坡角度受限。

2.工程地质概况与周边环境因素

2.1地质概况

（1）该工程拟建场区场地地貌土层分布：第一层杂填土；第二层黄土状粉土，承载力110kPa；第三层粉土，承载力130kPa；第四层粉土，承载力160kPa；第五层卵石，中风化、级配良好，承载力320kPa；第六层卵石，中风化、级配良好，承载力350kPa；第七层泥岩，中风化、属极软岩、岩体基本质量等级为V级最大揭露厚度14.00m。

（2）水文条件。场地内未见地下水，不考虑液化，湿陷影响；建筑场地类别：Ⅱ类；该场地季节性标高冻土深度0.75m。

（3）现场施工条件。拟建工程场地位于城市商业中心地段，区位优势突出，施工现场东为城市主干道，东侧基坑边线距离用地红线4.4m；南面为商业中心西街，北面与西侧紧邻两栋25层高层住宅。场地地形较平坦，局部略有起伏，场地等级为三级，施工现场“三通一平”以完成。

3.施工方案

3.1灌注桩施工方案

灌注桩为人工成孔，孔内径1m，混凝土护壁采用C25混凝土，壁厚150mm，内挂ψ8@150钢筋网片。灌注桩主筋均采用税5的螺纹钢，箍筋采用φ8的圆钢，并每隔2m设置一道φ16加强螺纹箍，灌注桩顶嵌入冠梁100mm，主筋锚入承台梁。钢筋笼在施工时桩内主筋沿桩身均匀布置，并尽量减少钢筋接头，主筋连接采用对接焊，环筋与主筋之间必须点焊，电焊率50%以上。冠梁主筋采用φ25的螺纹钢，箍筋、拉筋采用φ8的圆钢。主筋连接采用焊接，焊接长度为10d，箍筋和拉筋与主筋之间必须点焊。冠梁与灌注桩必须刚性连接。斜撑采用φ351t10mm的钢管，上部支撑位置处于桩身-5m处，下部支撑位置设置于地库条形基础和主楼筏板基础上，钢管支撑两端设置10mm厚钢板以加大受力面。基坑开挖时灌注桩处土方需分层分段进行，待斜支撑全部支设完成后方可开挖至基底标高处。此支护方案存在几点问题：（1）条形基础和筏板基础在设置斜支撑部位需留设施工缝；（2）由于条形基础与筏板基础的施工，斜支撑间土方开挖无法采用大型机械，人工使用数量增加，工期延长；（3）基坑上部荷载较大且存在不确定因素，受力点处于条形梁上部，一旦条形梁发生位移变形对于主体结构存在较大安全隐患。

3.2方案改进

结合本工程的各项施工特点与难点，项目部在开工前期做了大量准备工作与前期施工策划。在拿到深基坑支护施工图时，项目部组织项目管理人员结合现场实际情况对图纸进行分析审查，制定多个施工方案进行对比。依据图纸设计灌注桩斜撑钢管支设位置位于车库部分的筏板基础上，此部分位于施工现场最里侧且施工复杂，因此必须先进行此部分的施工。最终项目部决定在钢管支撑位置筏板以下设置一道反梁，并与筏板有效连接，来替代原斜支撑钢管的支撑点，此方案经设计单位与专家组论证后，均同意按照该方案进行施工。正是这一改进，使车库部分提前20天完成施工任务并且未造成主楼部分的施工延误，从施工费用上比原图纸设计节省了约55万余元（图1，图1A）。

3.3土钉墙施工方案

土钉采用φ25的（图2）螺纹钢，锚杆孔径100mm，上层土钉孔深15m、下部孔深8m，与水平方向间的夹角为15°，钻孔深度应超出土钉设计长度200-300mm。上层土质一般为杂填土或松散型素土，且材料堆放荷载较大，易产生开裂水平位移等现象，因此上层土钉设置较长，以减少土钉尾部或尾部以外的地表上出现较大开裂。底部土钉所起作用较小，则土钉长度设为8m。土钉间距1500mm×1500mm，正方形布置。土钉沿钢筋每隔2 m设置一组对中定位支架，每组不少于3个，底部一个，两侧各一个，采用φ6.5mm圆钢筋制作，长150mm，弯成弧形，其高度应使土钉钢筋居中，支架两端与土钉钢筋焊接牢固。土钉外露端焊接直径为φ25mm L型钢筋，焊接采用双面搭接焊，长度不小于5d。根据施工作业面分层分段铺设钢筋网，钢筋网采用HPB235φ6.5mm圆钢筋，网片间距@200×200，钢筋网搭接采用焊接或绑扎，焊接长度不小于10倍钢筋直径，绑扎搭接长度不小于40倍钢筋直径。喷射混凝土强度等级为C20细石混凝土，混合料应搅拌均匀，颜色一致，随拌随用。第一次喷射混凝土厚度应在80mm左右，喷射时，喷头处的工作风压保持在0.1～0.2 MPa，喷射流与受喷面应垂直，保持0.8～1.5m距离。喷射应分段进行，喷头应均匀缓慢移动。喷射混凝土厚度可在坡壁上打入垂直短钢筋作为标志，厚度允许偏差±10mm。喷射混凝土应斜交搭接，搭接长度一般为喷射厚度的2倍以上。

土钉墙应用于本工程基坑支护时具有以下特点：（1）随基坑逐层分段进行开挖作业，有效减少了单独作业时间，施工效率提高，周期缩短。（2）不受施工场地大小的影响，对现场狭小，放坡困难，有相邻建筑物时显示其优越性。（3）土钉墙施工成本费用较其他类型的支护方式显著降低。（4）施工噪音、振动小，不影响环境。（5）土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。

4.施工经验总结

建设工程项目的明显特征是其没有两个完全相同的项目，都是一次性的。因此深基坑支护方式也是各不相同的。在实际施工中如何合理选择支护方式并有效结合，对于加快施工进度、确保安全施工、降低成本投入等就显得尤为重要。施工准备阶段对自然环境、作业环境的影响因素分析透彻，落实技术先行的管理理念，运用科学的管理流程，都将有利于整个建设工程项目的发展。

5.结语

目前，我国在深基坑工程的设计、施工理论都有了较大发展，建立了许多新的计算理论和方法。但在工程实际应用中，仍要坚持理论与实践相结合的原则，根据实际选用合理、可靠、适用、经济的支护方法。