混凝土内支撑在深基坑支护设计中的运用

冯伟辉

广东省地质局第三地质大队 广东 韶关 512026

城市化发展背景下的建筑工程数量逐步提升，其中大型建筑工程在城市内更加密集的建筑环境下也逐渐引用了更加前沿的混凝土内支撑的深基坑支护技术，从而促使支护结构呈现出更加良好的承载力效果。以广东省某建筑工程为例，该工程占地面积约为4000m2，该建筑分为地上31层以及地下3层，建筑总面积为40402m2。地下3层主要为停车场以及地下室为梯形的规则建筑结构，应用框架剪力墙结构加以建设。以该工程为例，对施工中的深基坑混凝土内支撑支护体系设计进行研究分析，促使支撑体系具有最佳的安全系数则成为了当前建筑工程安全质量保障中的重要内容。

1 深基坑混凝土内支撑支护施工部署

1.1 工程概况

基于本文当中所提到的广东省某商业建筑工程为例，该工程中应用混凝土内支撑深基坑支护技术的主要结构为地下室，则需要对该工程地下室结构的具体尺寸参数等进行调查研究。结合相关工程资料内容以及相关负责人对其进行实地测量，该工程的地下建筑最长139m的平面尺寸，并对支护施工面积进行测量，则实际面积约为2960m2，进行土方开挖过程中平均深挖深度达到11m。且通过现场勘探反馈结果来讲，该工程具有相对较为狭窄的工作范围，具有较深的基坑挖掘尺寸。

且根据地质勘探作业人员进行调查研究发现，该工程地下结构的地质结构相对较为复杂，从上至下包含着杂填土以及砂层等，该类土质结构为软弱土层，自身承载力相对较差，其中经过测量，软土地基最深处厚度达到7m。且该工程范围内具有较为丰富的地下水，在局部地段的表层中淤泥相对较多。该商业建筑工程位于市中心，周围具有较为复杂且密集的建筑群落，与游乐场、市民活动中心以及市政主干道等相邻近[1]。根据该工程的具体情况，对基坑的安全等级进行研判，为一级标准，则如何在周围既有建筑工程的基础上保障安全施工建设以及深基坑施工则成为了该工程的重点问题。

1.2 混凝土内支撑体系设计

基于该工程的实际情况而言，由于在深基坑挖掘作业中的实际挖掘深度超过广东省的深基坑施工管理规定，超过5m深度的深基坑支护作业则需要经过建筑安全的相关专家进行论证，从而获得相应的施工计划。因此在相关专家的集中研讨下，最终为该工程确定了地下连续墙结合混凝土内支撑的复合型支护施工体系，该深基坑支护形式建立在专家论证的基础上，通过试验确认具有更为安全的施工表现。

因此在该工程中设计了厚度为900mm的地下连续墙，以深入到地坪以下16m的范围展开设计，按照地面平面标高的-0.3m～-0.5m为误差标准。随后对钢筋混凝土支撑梁进行设计，在-3.0m的标高位置，设置一道支撑梁，同时应用800mm×1000mm尺寸规格水平直撑钢筋混凝土梁作为地下连续墙的支撑体。并应用钢格构立柱作为支撑梁的支撑，使用C25等级的混凝土在坡面以及地面进行施工作业，而应用C30等级以上的混凝土施工于冠梁、腰梁等位置[2]。

该工程的深基坑支撑梁支护结构平面如图1所示。

图1 内支撑支护结构平面图

该工程的深基坑支撑梁截面大样如图2所示。

图2 支撑梁截面大样图

1.3 工程部署

随后对该工程的支撑梁支护施工展开部署，首先应确定基坑支护以及土方开挖的顺序。首先应对地下连续墙展开施工，随后完成内支撑钢格构立柱的桩基础施工作业。进而对地下室结构按照-0.3～-3.3m的范围展开土方开挖作业，随后对地下连续墙的腰梁、内支撑梁展开施工作业。再次开挖，在地下室展开底板混凝土垫层施工作业，按照10cm的厚度进行施工，并使用砌筑方式对-11m以下的基坑展开外围施工作业。

在本次工程的深基坑施工作业环节当中，为了能够保障施工安全且在规定工期内完成施工作业，则需要对施工区段进行合理的划分。根据深基坑施工中的一般要求来讲，可创建两个区域以及几个不同阶段的挖掘方式，如图3所示，在平面结构上按照东区以及西区进行划分，从而在横向上按照上下的层次进行渐进式挖掘，确保每一阶段的施工均得到合理的控制[3]。

图3 深基坑混凝土内支撑支护施工区域划分

2 土方开挖

根据上述阶段已经形成了完整的施工部署，则可以开展阶段性的土方开挖施工作业。按照横向深度的上下两个阶段开始逐步开挖。按照两个阶段进行循序渐进施工作业，则能够保障地下室结构安全，并避免工序相互交叉影响施工质量。

根据基础设计，按照-0.8～-3.3m的范围开展地下室土方第一阶段的挖掘施工，从自然地坪的平面开始进行挖掘，在挖掘进程中进行动态化的监控，当检测达到-3.3m的挖掘深度之后，需要对支撑梁以及地下连续墙腰梁展开钢筋混凝土施工作业。

完成钢筋混凝土施工之后，检测支撑梁的强度等级，要求满足85%以上的强度标准之后才能够在地下室中开展第二阶段的土方开挖施工作业。

最终挖掘深度应达到距离地下室底板10cm的位置，并且由人工对开挖到标高+30cm的范围展开修整处理。

3 钢格构立柱定位施工

3.1 钢格构立柱定点

通过钢格构立柱施工则能够为超大环形梁提供稳定的竖向结构支撑。本阶段的施工环节应当在基坑开挖之前完成，需要在立柱桩的桩孔中放置钢格构立柱。

结合本工程的实际情况来讲，选择了800mm直径的灌注桩，并设计了460mm断面边长的钢格构立柱。一般性的工程桩基进行施工时需要在完成桩孔打造之后率先将钢筋笼下放到桩孔中，随后对立柱进行放置，而钢格构立柱施工时要求与钢筋笼完成同步放置[4]。

为保障在施工中形成更为稳定与可靠的下部连接效果，则对钢格构立柱的放置深度进行了详细设计，要求放置钢格构立柱时的顶部应低于立柱桩顶平面3m以下。在确定钢格构立柱连接灌注桩之后，对拌和好的混凝土进行浇筑，促使钢格构立柱与之形成一体化的桩基。

在施工中应注意混凝土强度等级，在开挖基坑时应凿除桩顶泛浆结构，确保桩顶的混凝土强度充分满足钢格构立柱的要求。如图4所示。

图4 灌注桩内钢格构结构图

3.2 检测钢格构立柱精度

按照设计要求在施工中对钢格构立柱的定位精度进行检测，确保控制其定位误差，包括钢格构立柱柱身倾斜、后期位移误差等问题进行有效的控制，则能够促使钢格构立柱具有良好的承载力表现。

若产生基于定位误差或是位移等问题，可能会造成钢格构立柱难以按照原有的中心设计点位进行放置，与设计不符，则会对其承载力产生影响，造成一定的质量问题。因此在施工中严格控制钢格构立柱的重心偏差问题，严格监控定位精度，根据受压构件的施工偏心影响对钢格构立柱的允许偏差范围进行计算。同时对钢格构的立柱垂直度进行控制，按照H/200进行验算，其中H表示为钢格构立柱的高度尺寸[5]。

3.3 拆除钢格构立柱

在全部拆除水平支撑后对钢格构加以割除。穿过地下室基础底板，可能会成为地下水上涌通道，为了避免地下室漏水，本次施工中加焊止水钢板，在立柱构件周围进行防护，达到良好的防水作用。止水钢板安装施工示意图如图5所示。

图5 地下室止水钢板安装施工图

4 内支撑支护作业

在进行基坑挖掘作业后，当深度达到支撑梁下10cm的范围之后，需要及时由施工人员对梁底地面展开清理。确保表层干燥清洁，进而对混凝土垫层进行振捣。在本次工程中，使用C15强度等级的混凝土按照100mm的垫层厚度进行施工，且按照梁边每侧增加15cm的宽度对垫层宽度进行设定。使用振捣棒由人工进行振捣，振捣时间应满足30min以上，观察混凝土无明显气泡翻涌情况则可以结束振捣作业。最后等混凝土干燥检测垫层强度，符合要求后进行现场放样处理，经过复核确认梁位无误，为大圆环支撑梁提供底模。

完成梁位复核之后，需要及时安装绑扎大圆环梁以及支承钢筋。为了形成更加便利的施工条件，需要在施工现场完成钢筋的加工处理。由于在超大环形内支撑的施工中涉及到较为复杂多样的钢筋梁类型，且间距相对较为密集，为了促使圆环梁主筋的弧度保持与设计参数相一致，则在施工中首先应当在地面对大样进行放样处理，进而在完成母样制作之后可对圆环梁的大梁主筋进行制作，确保钢筋具有良好的加工制作质量。随后连接圆环梁钢筋，根据设计要求应选择挤压直螺纹进行处理。

绑扎钢筋梁，对侧模板进行安装，使用18mm厚度的胶合板作为侧模板，并选择直径为16mm的螺栓与80×80mm的木枋进行固定拉结。完成外侧模板安装之后，浇捣支撑梁混凝土前3d应对模板持续浇水湿润，但注意水量，避免积水。从东到西分别展开浇筑作业，要求一次成型。本次浇筑混凝土体积较大，具有较明显的水热化现象，为保障质量，应当做好分层浇筑，严格管理混凝土配合比、浇筑顺序以及振捣质量。养护7d后进行拆模，拆模后检测承载力、稳定性以及变形现象。

5 拆除支撑梁

根据工程中支撑梁支护设计要求，应在完成-1层板施工之后可拆除支撑梁。由于工程量较大，且拆除难度较高，应选择专业爆破机构负责处理。

6 结论

通过采取以上技术与措施进行处理，发现在该项目支护施工中，利用混凝土内支撑深基坑支护技术具有更加显著的应用价值，获得了更加安全的施工效果，避免对周围密集建筑群产生影响。在该施工技术下的施工部署、土方开挖、钢格构立柱、支撑梁以及拆除作业措施设计，对今后同类地质条件施工，具有重要参考价值。