深基坑內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用淺析

摘 要：文章基于某高層建筑的基坑開挖工作，介紹了深基坑混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，分析了混凝土內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)在該工程中的應(yīng)用效果，根據(jù)工程的監(jiān)測(cè)資料，說明混凝土內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)在大深度、大面積的軟土地基基坑開挖工程中應(yīng)用是行之有效的。

關(guān)鍵詞：深基坑；內(nèi)支撐支護(hù)；軟土地基

引言

隨著我國城市化建設(shè)加快步伐，各地高層建筑層出不窮，對(duì)于高層建筑中的基坑開挖工作中，經(jīng)常遇到由于深度較大、地基土工程地質(zhì)狀況較差或者周邊具有較多的地下管網(wǎng)等情況，而使得基坑工程施工收到較大的約束，針對(duì)此類情況，工程中一般采用內(nèi)支撐式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)來解決問題?；庸こ痰膬?nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)由支撐結(jié)構(gòu)和擋土構(gòu)造共同組成，其作用就是由擋土結(jié)構(gòu)來承擔(dān)基坑側(cè)向的土、水壓力，防止基坑土體出現(xiàn)坍塌破壞；由內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)來協(xié)助擋土結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)，使得基坑側(cè)向土壓力與水壓力作用下的擋土結(jié)構(gòu)保持平衡，從而控制基坑壁的位移。由上述基坑內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的組成部分及其作用機(jī)理可知，擋土結(jié)構(gòu)與支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體共同保證基坑工程的正常運(yùn)行?；庸こ淌┕み^程中還需要根據(jù)工程的止水與地基加固處理措施，并在保持基坑工程鄰近建筑物、地下管網(wǎng)安全的前提下，才能使得基坑工程正常施工。本文主要分析了混凝土內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)在我國沿海某城市的基坑工程的應(yīng)用情況。

1 混凝土水平內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

本文主要論述了混凝土水平內(nèi)支撐系統(tǒng)在工程中應(yīng)用情況，該內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)具有的特點(diǎn)如下所述：

1.1 具有較好的穩(wěn)定性能、剛度大、變形小，對(duì)于鄰近建筑物和地下管線系統(tǒng)具有較好的安全保障。

1.2 耐沖擊、承載力大，土方開挖過程中，挖土機(jī)有可能對(duì)支撐結(jié)構(gòu)造成較大的撞擊，所以需要支撐結(jié)構(gòu)具有較好的抗沖擊與抗壓性能。

1.3 該支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的拆除難度大，一般采用控制爆破的方式進(jìn)行拆除，所以在實(shí)施爆破拆除工作前需要制定詳盡的施工方案，以確保人員與建筑物的安全。

2 混凝土內(nèi)支撐支護(hù)施工技術(shù)

2.1 工程概況及支護(hù)設(shè)計(jì)方案

某高層建筑設(shè)計(jì)為地下兩層，平面建筑面積為5000平方米，開挖深度為11米，局部挖深達(dá)到15米。為軟土地基。基坑土方量5000立方米。該基坑設(shè)計(jì)方案為：于基坑四周采用密布排列鉆孔灌注樁（直徑1000mm、間距1.0m和深23m）作為擋土結(jié)構(gòu)；在擋土結(jié)構(gòu)外側(cè)采用雙鉆頭的且水泥土配制比為13%的深層攪拌樁作為防水結(jié)構(gòu)；基坑內(nèi)設(shè)有兩道混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)并將支護(hù)樁的側(cè)向水平力傳遞給圍檁，基坑內(nèi)部分軟弱地段通過深度為7米的攪拌樁對(duì)地基進(jìn)行加固。

2.2 混凝土內(nèi)支撐施工

圖1為混凝土內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面示意圖?；炷林问┕づc土方開挖工作相互配合完成，混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的施工順序?yàn)椋和鈧?cè)防水帷幕施工（深層攪拌樁）—支護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔灌注樁施工—支撐結(jié)構(gòu)（立柱）—表層土方開挖作業(yè)—首道混凝土支撐結(jié)構(gòu)與第一道圍檁施工—深井降水—開挖地基土方至第二道支撐結(jié)構(gòu)標(biāo)高—第二道混凝土支撐結(jié)構(gòu)與第二道圍檁施工—開挖土方至基坑地面設(shè)計(jì)標(biāo)高處—破工程樁的樁頭并進(jìn)行墊層施工—地下室底面板施工—養(yǎng)護(hù)地下室底板、拆除下層的混凝土支撐結(jié)構(gòu)—第二層地下室施工—回填基坑—拆除上層混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)—第一層地下室施工—基坑工程主體結(jié)構(gòu)完成。

3 混凝土內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中關(guān)鍵技術(shù)措施

3.1 支護(hù)灌注樁系密排樁施工，由于樁間距要求為100mm，相對(duì)樁的直徑來對(duì)比，對(duì)于灌注樁的垂直度要求較高，要求嚴(yán)格控制至1%范圍內(nèi)。支護(hù)灌注樁在施工時(shí)一般采用連續(xù)施工的方式，這樣可以有效地客服樁體擴(kuò)孔現(xiàn)象。根據(jù)有關(guān)的工程實(shí)踐，一般在前一根灌注樁終凝后的1～2小時(shí)內(nèi)，進(jìn)行鉆孔施打下一根灌注樁時(shí)，不會(huì)對(duì)前一根樁造成明顯的擾動(dòng)，而如果兩根樁施工間隔時(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)發(fā)生前樁擴(kuò)徑而導(dǎo)致后施工樁難以鉆進(jìn)的情況。

3.2 混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的立柱設(shè)置應(yīng)盡量避開工程樁，一般將其設(shè)于工程樁單元的中心，將支撐立柱設(shè)計(jì)為底板采用灌注樁、上部采用型鋼組合樁與工程灌注樁同時(shí)施工可以有效地節(jié)約鋼材，且立柱下部在基坑施工完后還可以作為工程樁使用。

3.3 混凝土支撐拆除

混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的拆除工作需要待地下室底板施工后達(dá)到一定的強(qiáng)度后進(jìn)行，采用松動(dòng)爆破法。

3.4 確定基坑降水方案應(yīng)該綜合考慮多方因素方能確定

首先是工程地質(zhì)概況，包括地基土的物理性質(zhì)參數(shù)（地質(zhì)組分、含水量、塑性指數(shù)）、地下水位、滲透系數(shù)以及鄰近建筑物和地下管網(wǎng)；基坑的開挖深度及施工進(jìn)度安排（施工方法、季節(jié)等）；擬采用的降水機(jī)械的使用狀況和應(yīng)用效果；類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

3.5 考慮內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)對(duì)土方開挖的影響及兩者的相互配合

在基坑工程施工中，土方開挖工作需要與內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)施工相互配合完成。因?yàn)橥练介_挖開始后，支護(hù)結(jié)構(gòu)與防水帷幕開始發(fā)揮自身的作用，所以需要盡可能地考慮減少支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于土方開挖工作造成影響，同時(shí)也避免土方開挖工作對(duì)支護(hù)、防水帷幕造成破壞。為滿足上述的要求，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的土方開挖方案實(shí)施時(shí)按照先支撐后開挖的工序進(jìn)行，一般第一次挖土至支撐標(biāo)高時(shí)，立即進(jìn)行支撐施工，等到支撐結(jié)構(gòu)發(fā)揮支撐作用時(shí)，才能對(duì)支撐下部土體繼續(xù)進(jìn)行開挖工作。而為了趕工期盲目開挖、邊挖邊撐、先挖后撐都會(huì)造成工程安全事故。

3.6 施工監(jiān)測(cè)

基坑開挖施工過程中，需要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形、位移和沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，以科學(xué)的態(tài)度，根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)來知道基坑開挖施工是保證基坑工程安全、順利實(shí)施的必要的技術(shù)措施之一。根據(jù)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也可以更好地驗(yàn)證基坑工程設(shè)計(jì)的可靠性，通過本高層建筑大樓的基坑工程監(jiān)測(cè)資料，得到了基坑四周鎖口梁頂板的水平和垂直位移、支護(hù)灌注樁的垂直度、混凝土立柱的軸力與沉降以及地下水位的變化和坑外地基的沉降情況。

根據(jù)本工程基坑開挖開始至基坑地下室底板施工完成之前，共施工監(jiān)測(cè)13d的觀測(cè)結(jié)果如下。混凝土支撐的最大軸力：第一道支撐4897kN；第二道支撐9104kN；與理論計(jì)算比較較近?；炷林卧诖怪狈较虻某两底畲笾禐?6mm。支護(hù)樁頂部水平位移10～16mm，有個(gè)別測(cè)點(diǎn)達(dá)到27mm。資料表明，本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠，所有變形均在允許范圍之內(nèi)?；炷林挝窗l(fā)生開裂，整體剛度很好。第二道支撐爆破拆除后，第一道支撐的軸力有所增加（增加10%左右），支護(hù)樁位移基本不變。

4 結(jié)束語

通過工程實(shí)踐表明，對(duì)于10米以上的深基坑，采用混凝土內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于保障基坑開挖的人員及建筑物安全具有較好的效果。通過工程監(jiān)測(cè)的資料顯示，混凝土內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于基坑面積較大、周圍環(huán)境較復(fù)雜的基坑開挖工程，其較大的承載力、大剛度、優(yōu)越的整體性能以及支撐立柱數(shù)量較少便于土方開挖等特點(diǎn)，有利于基坑開挖的速度并為地下室施工提供方便。但混凝土內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)還具有拆除工作量較大、施工工期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，需要在今后的工程實(shí)踐中逐漸改進(jìn)。

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