建筑工程中深基坑支护施工方法分析

李静静

（石家庄职业技术学院建筑工程系，河北石家庄050000）

0 引言

传统施工技术研究中，普遍得出结论为影响深基坑支护力学性能的关键参数就是支护结构内力[1]。传统施工方法在实际应用过程中，由于未精准设计深基坑支护结构的细部，导致传统施工方法的不足在实际应用中显露无疑[2]。考虑到深基坑支护结构在外界因素长时间的作用下会发生变形，进而影响建筑工程施工的稳定性。为了解决传统施工行为中出现的习惯性违规行为对建筑工程项目整体造成的影响，本文以深基坑施工项目作为研究对象，综合我国对此方面的研究进展，设计施工方法，致力于从根本上提高深基坑支护稳定度，进而为施工方法的优化设计提供理论支持。

1 建筑工程中深基坑支护结构细部要求

在深基坑支护过程中，必须设计基坑支护结构细部，减少外界对支护的干扰。本文设计的2个支护结构细部控制目标，分别为：建筑工程地质条件和深基坑条件[3]。建筑工程地质条件中包括：水文地质条件、工程地质条件及周围岩土土质条件。深基坑条件中包括：基坑深度及基坑形状等。根据优化的类型分为三级优化进行，分别为：选择与深基坑支护施工图纸匹配度最高的基坑围护类型作为一级优化内容，在原有基坑围护结构主体结构侧墙的基础上设置钢筋混凝土挡板，且随开挖过程现浇。在支护方案中，重点细部包括：将桩钢筋笼内预埋与挡板连接筋。二级优化内容为深基坑围护结构的防渗水性能，在深基坑围护材料的选择方面必须符合环保要求。三级优化内容为尽可能地节约深基坑支护过程的造价经济，最大限度上保证深基坑支护施工过程的科学性。

2 深基坑支护施工相关计算

2.1 计算深基坑围护结构

本文针对深基坑支护在围护结构参数的计算上主要将以往使用的静力平衡法替换为假想梁法，假想梁法作为国内外针对深基坑围护结构参数计算中最先进的计算方法，相比于传统静力平衡法具有明显的计算精度高的优势。运用假想梁法计算深基坑围护结构参数的具体流程为：首先，可以假设在建筑工程中深基坑围护中挡墙在基底以下存在一个假想铰组织结构，该结构主要起到划分作用；其次，利用假想铰划分假想梁；最后，通过假想铰位移计算深基坑围护结构参数[4]。

使用假想梁法计算深基坑围护结构参数时，可以结合库伦土压力理论，设深基坑围护挡墙的内力为E，则有：

式（1）中，g为深基坑围护结构长度，m；H为深基坑支护结构假想点位置；K为深基坑支护结构基坑围护中挡墙基底假想铰组织结构与地面之间的夹角，（°）。基于公式（1），可以得出深基坑围护挡墙的内力，在内力能够承载的范围内设计深基坑围护结构参数。基于库伦土压力理论，通过灌注桩围护，为多支撑杆对墙体提供内力支撑[5]。在计算深基坑围护结构的过程中，必须精准计算假想点位置，防止由于假想点位置不准确造成深基坑围护结构参数设定误差大的问题。

2.2 计算深基坑支护剖面可行性

根据深基坑支护体系的实际应用需要，对其剖面设置的可行性进行计算，首先，列出如下定义条件。

第一，定义深基坑支护围护桩的计算，按照规范标准下的竖向弹性地基梁法计算公式。

第二，施工应土面上的压力综合考虑水土问题，进行分别计算，定义土压力为主动土压力，分别按照不同层结构的c，φ等指标峰值计算。

第三，定义深基坑支护体系为支撑与围檩作为整体，按照平面受力结构的框架进行对支护体系的内力和变形分析。

在明确上述条件后，对深基坑支护剖面进行坑底抗隆起计算，计算公式如下：

式（2）中，Nk为深基坑支护下滑力，N；Nx为深基坑支护抗滑力,N；N为每延米墙体的抗滑力，N；γ为支护结构的安全系数；δ为坑底抗隆起系数[6]。根据上述公式，得出深基坑支护剖面的坑底抗隆起系数，将其与实际设计需求进行对比，判断该深基坑支护施工剖面的可行性。

2.3 计算深基坑支护可行性

在计算深基坑支护体系的支撑可行性，对其内支撑进行变形验算，将支撑与围檩作为一个整体，按照平面杆系有限元进行分析，随着深度的不断增加，其抗力、弯矩和剪力呈现出不断上升的趋势，而位移呈现出下降的趋势。因此，通过分析得出，在针对深基坑支护支撑可行性判断时，可根据其抗力、位移、弯矩和剪力的不同变化情况进行判断，还可根据大量类型的工程监测数据对其进行反演算分析。

3 建筑工程中深基坑支护施工方法

3.1 设置临时支撑

在深基坑支护施工过程中，为保证施工的稳定性，必须预先设置临时支撑，并且确保库伦土压力理论计算结果能够达到预期。本文设置的临时支撑为C型桩支撑，考虑到在实际施工时，会存在不确定的外界因素相互影响，导致钢架很容易在自重及偏压的共同作用下出现坍塌。为了避免此种情况，本文采用I20型钢作为C型桩支撑材料，通过I20型钢横撑及I20型钢竖撑，结合剪刀撑作为原有支护系统的临时支撑。

设置I20型钢临时支撑确保在施工结束前，能够保证施工的安全性。通过I20型钢临时支撑，使深基坑两侧的钢架单元与临时支撑形成稳定的三角支撑体系。在完成临时支撑设置后，对钢管进行焊接。利用基础板钢筋（2根，直径≥25 mm）焊接成接地网；采用I20型钢筋分别与上下两层地梁主筋进行跨接，跨接长度为其直径的6倍以上（注：100 mm），保证密封性；工作管及护壁管的选择及安装必须满足质量要求。

3.2 围护桩施工

设置临时支撑后，由于本工程项目当中存在大量的废弃基础、老桩等地下构筑物，针对深基坑支护结构的南侧区域应当预留出部分地下防空洞空间。根据对项目现场勘察得出，部分构筑物可能会影响结构施工效果，因此在具体施工时，应当预设相应的清障方案。针对围护桩的施工应当采用强度为水下混凝土C30级的材料作为主要材料。混凝土材料在灌注的过程中，应当保证其连续性，并且每根围护桩的浇注时间均不得超过混凝土材料的初凝时间。浇注时应适当超出设计阶段给出的桩顶标高，去除浮浆后，桩顶的混凝土标高必须满足设计施工图阶段的标高要求。对于泥浆的要求，应当在槽内泥浆液面保持高于地下水位的0.45 m以上，并且泥浆材料的比重配置应当保证施工孔壁的稳定性。

3.3 土方开挖

由于土方开挖过程中，相应的深基坑施工变形控制会受到一定的影响，因此在具体实施过程中应当按照以下几点完成：首先，针对土方开挖的整体设计，应当遵循分层、分块、对称、平衡的原则，并采用盆式开挖方式完成。对于单块土体在开挖过程中不可持续将其暴露在空气当中，以此进一步降低其对周围环境的影响。其次，在土方开挖前，施工单位应当按照要求编写清晰、详细的土方开发施工组织方案，并在得到其认可后才能进行实地施工。最后，在深基坑开挖过程中，施工方应当采取相应的措施，确保基坑边坡及周围动态土坡的稳定性。在深基坑内部严禁堆放大量施工材料，控制地面的超载在15 kN/m2，并防止其出现不均衡推载现象发生。

3.4 完成深基坑支护施工

完成上述操作步骤后，首先，在深基坑执行上部放坡下部土钉墙的支护操作；其次，采用三级优化设计深基坑支护结构细部；再通过计算深基坑围护结构，求解多支撑杆挡墙的内力，执行下部锚桩的支护操作；最后，进行内支撑、地下连续墙。在此过程中，必须确定深基坑支护中的基础垂直偏差范围，依照其垂直偏差规律，计算深基坑支护垂直度。设深基坑支护垂直度为，则其计算公式如下：

式（3）中：i为I20型钢临时支撑与地面接触处垂直偏差取值范围，通常以1个单位为标准；n为深基坑支护垂直偏差中的分层数量；e为支撑雌杆挡墙的轴向刚度，N/m。结合上述计算公式，可得出深基坑支护垂直度。以垂直90 °为标准，对出现垂直偏差的部分进行校正，保证深基坑支护呈现90 °垂直，进而确保深基坑支护的稳定性。至此，完成深基坑支护施工。

4 实例分析

4.1 实验准备

为构建实例分析，实验对象选取某深基坑工程，该深基坑的复勘项目表，见表1。

表1 复勘项目表

该工程采用I20型钢作为临时支撑机构，简易示意图如图1所示。

图1 I20型钢临时支撑示意图

首先，使用本文设计施工方法支护深基坑，通过马歇尔稳定度测试仪测得其深基坑支护施工稳定度，记为实验组；再使用传统施工方法支护深基坑，同样通过马歇尔稳定度测试仪测得其深基坑支护施工稳定度。本次实例分析选取的对比指标为深基坑支护施工稳定度，施工稳定度越好证明其支护效果越好。

4.2 实验结果

整理实验数据，见表2。

表2 深基坑支护施工稳定度对比表 %

通过表2可知，本文设计的施工方法深基坑支护稳定度明显高于对照组，可以实现对深基坑的稳定支护，具有现实应用价值，值得大力推广。

5 结语

本文通过实例分析的方式，证明了设计施工方法在实际应用中的适用性，以此为依据，证明此次优化设计的必要性。因此，通过本文设计，能够解决传统深基坑支护施工中存在的缺陷。但本文同样存在不足之处，主要表现为未对本次马歇尔稳定度测定结果的精密度与准确度进行检验，进一步提高马歇尔稳定度测定结果的可信度。这一点，在未来针对此方面的研究中可以加以补足。与此同时，还需要对建筑工程整体的优化设计提出深入研究，为提高建筑工程整体质量提供建议。