斜撑支护运用于不同挖深超大基坑的探讨

曾 龙 （上海长凯岩土工程有限公司，上海 200093）

1 引言

在社会经济持续发展的过程中，建筑行业也获得了非常快速的发展，而且建筑工程技术也出现了很大的进步；岩土工程是建筑工程中非常常见的一种工程，而深基坑支护对于岩土工程的开展，有着非常大的影响作用，因此对岩土工程中深基坑支护的设计与施工方法进行探究，具有非常重要的现实意义[1]。基坑支护技术的灵活、合理运用，可以有效地提升建筑工程的质量，但是由于深基坑支护技术的专业性比较强，相关的施工细节比较繁琐，一旦在施工中出现问题就会严重影响建筑工程的质量[2]。随着地下空间的开发越来越多样性，地下的结构形式也不再单一，譬如地下结构因用途的差异，其开挖深度会有很大的不同。譬如同一个工程就含有多个深度的地下室，一部分区域为地下一层，其他区域为地下二层，此种类型地下工程给基坑设计带来了极大的挑战。基于此问题，本文结合工程实践，提出了一种灵活的支护方案，以解决同时存在地下二层、地下一层的基坑施工问题。

2 案例介绍及分析

2.1 工程概况

拟建场地位于上海市松江区。本工程地下室分为地下一层和地下二层，按南北方向分布，北侧地下一层基坑开挖深度5.50m，南侧地下二层开挖深度9.70m，总基坑开挖面积约14500m2，基坑总周长约420m，其中地下二层区域基坑开挖面积8600m2。

2.2 场地地层特点

拟建场地地层为上海地区典型地层，基坑开挖范围内有较厚的粘质粉土和淤泥质粉质粘土。

基坑开挖范围内由于存在粘质粉土，搅拌桩施工时较难搅拌均匀，止水帷幕质量不易保证，基坑开挖后容易出现流砂、管涌等不利情况。

基坑底部为淤泥质粉质粘土，该层土的土性很差，易扰动，并具有明显的流变性，不利于基坑变形控制。

2.3 基坑本身的特点

基坑开挖面积较大。如果按常规支护方案，地下一层区域需设置一道支撑，地下二层区域设置两道支撑，不利于基坑的土方开挖和结构施工，而且经济成本和工期都很大。

基坑开挖深度差异性大。地下一层区域和地下二层区域开挖深度不同，且在两者交接处形成高差。如果按照常规设计思路，先深后浅原则，将地下二层和地下一层当做独立的两个基坑进行考虑。

2.4 周边环境特点

本工程周边环境条件较复杂。基坑周边有道路、地下管线及场地周边建筑物。

综合以上基坑特点和周边条件，本类型基坑对支护体系的要求较高，单一的支护体系无法满足本案例的要求。

3 设计方案

3.1 常规方案

对于本工程案例，如果采用传统思路进行支护设计，设计思路如下

①地下二层区域和地下一层区域分为两个基坑单独考虑。

②一般情况下，按先深后浅的原则进行设计，地下二层先施工，地下一层后施工，具体为：

a.先施工地下二层区域支护桩和内支撑。

b.采用顺挖的方式对土方进行开挖。

c.施工地下结构，至到正负零标高。

d.施工地下一层区域支护结构，土方开挖。

e.凿除地下一层和地下二层区域衔接处支护桩，连接地下一层和地下二层结构，地下一层区域结构施工至正负零标高。

③地下二层一般开挖深度大于9m，可选择的支护形式有钻孔灌注桩+2道钢筋混凝土支撑（根据周边环境要求高低，第二道支撑可选择钢筋混凝土支撑或钢管撑）、SMW工法桩+2道混凝土支撑（根据周边环境要求高低，第二道支撑可选择钢筋混凝土支撑或钢管撑）。而对于地下一层区域，基坑开挖深度一般为5m左右，可选择的支护形式有重力坝（双轴搅拌桩或三轴搅拌桩）、小直径灌注桩或SMW工法桩+一道钢支撑（基坑形状不规正时，可考虑采用钢筋混凝土支撑）。

此方案中地下二层区域需要设置较多的内支撑、立柱，不利于土方开挖、底板浇筑及结构施工；内支撑和立柱的体量较大，极大幅度地增加了经济成本，性价比较低；地下二层和地下一层区域分坑开挖，导致施工工期过长；地下二层和地下一层衔接区域需要设置支护桩，导致支护桩成本增加。

3.2 优化方案

鉴于常规方案的不利因素，本文提出一种实用、节俭、灵活的基坑支护设计及施工方法，本基坑设计方法在确保基坑安全的前提下能够完全有效地确保地下室的顺利实施，而且相对常规方案更经济、便捷，且工期更短。具体的设计、施工方案如下：

①首先根据结构图纸确定基坑各个区域的开挖深度，以及基坑地下一层和地下二层的范围、交接处的高差；

②施工基坑坑边支护桩和地下一层与二层高差区域支护桩；

③待坑边支护桩达到一定强度后，坑边支护桩坑顶开槽，然后施工地下二层区域斜撑钢管（避开工程桩），详见附图所示；

④支模板浇筑地下二层区域圈梁1（斜撑钢管应与围檩钢管焊接，确保锚固效果），且将钢管顶部浇筑到圈梁内；

⑤待围檩强度达到设计强度要求后（且降水达到设计要求）先卸土2m～3m，以便释放一定土压力；放置一段时间后，将整个基坑开挖至地下一层底；

⑥待地下一层开挖至底、整平后施工高差区压顶、圈梁3，同时施工地下二层区域内支撑（含圈梁2）；

⑦待地下二层区域内支撑达到设计强度后，开挖地下二次区域土方至坑底，及时浇筑垫层；然后施工地下二层区域底板（预埋件1）、素混凝土传力带3；接下来再施工地下二层墙壁（施工至内支撑以下0.5m 左右）、预埋件2、斜换撑传力带2；

⑧待斜换撑预埋件及斜换撑传力带2达到设计强度后设置斜换撑，然后拆除地下二层区域内支撑（含圈梁2）；

⑨待支撑拆除之后，施工地下一层区域底板和地下二层区域中楼板以及中楼板换撑传力带1；

⑩待地下二层区域中楼板和地下一层区域底板及换撑传力带1达到设计强度后拆除斜撑钢管和斜换撑，最后施工地下一层至正负零。

相关附图如下所示。

本设计方案可结合BIM技术，更加有效、有序、便捷地指导工程施工。

4 结语

本文结合工程实例（该基坑工程目前已顺利完成）一种有效解决不同开挖深度（同时含地下一层和地下两层）的基坑支护设计方法，本基坑设计方法（确保基坑安全的前提下）能够完全有效地确保地下室的顺利实施，而且相对常规方案更经济、便捷，工期更短。该方法所需的实施机械和操作要求简单，其支护效果明显、节约成本，对周边环境影响小，综合效果显著。

本文介绍的“地下二层区域第一道撑采用斜撑替代水平撑”的支护结构整体方案，在本文涉及的案例中得到了有效地实践，各监测指标满足规范要求。本方案极其适用于超大，同时含有地下一层和地下二层且形状不规正的基坑，其思路可作为类似工程的参考。