超大深基坑開挖與支護(hù)施工技術(shù)

摘要：本文分析了超大深基坑的開挖方法與支護(hù)形式，并結(jié)合工程案例探討了開挖與支護(hù)技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大面積；深基坑；開挖；支護(hù)；施工技術(shù)

隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，開發(fā)地下空間的需求也在不斷增長。基坑工程是為地下工程的開挖提供必要和安全的條件，現(xiàn)在基坑工程幾乎遍及建筑、水利、港口、交通、市政、人防等工程領(lǐng)域。基坑開挖深度超過5m，即稱為深基坑。目前，一些基坑開挖深度已達(dá)幾十米深，基坑面積也有不少超過了1萬m2。由于基坑施工條件復(fù)雜，不確定性因素較多，而且臨時性的特點(diǎn)更易導(dǎo)致投資控制與安全保障之間的關(guān)系失衡，因而基坑工程風(fēng)險性較高，并因涉及多種學(xué)科基坑施工技術(shù)綜合性很強(qiáng)，這些決定了超大深基坑開挖與支護(hù)的施工難度較大，因此本文對有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探討。

1.超大深基坑開挖方法與支護(hù)形式

1.1基坑開挖方法

基坑開挖分為無支護(hù)放坡開挖和有支護(hù)開挖兩種方法。前者適于深度較淺且能保證邊坡穩(wěn)定的基坑，如條件許可，不失為一種簡便、經(jīng)濟(jì)的方法。后者遵循先支后挖的原則，利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐/錨桿體系進(jìn)行開挖。對于超大深基坑工程來說，多不具備放坡條件，所以通常都要采用有支護(hù)的開挖方法，由于基坑深度和面積大，一般采用豎向分層、水平分區(qū)的開挖方法，同時要求對稱、均衡、限時開挖。

1.2基坑支護(hù)形式

基坑支護(hù)用來抵抗周邊的土壓力和水壓力，按照施工方法大體分為順作法、逆作法和順逆結(jié)合法[1]。順作法是基坑開挖的傳統(tǒng)方法，由上至下分層開挖至坑底，同時設(shè)置多道支撐/錨桿，再由下而上施工基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)。逆作法是在開挖到一定深度后即施工基礎(chǔ)梁板，并以此代替順作法的臨時支撐，然后繼續(xù)向下開挖和施工地下結(jié)構(gòu)。如果施工地下結(jié)構(gòu)的同時進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)施工，這稱為全逆作法；而等到地下結(jié)構(gòu)施工完再進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)施工，稱為半逆作法；此外，還有分層逆作法、部分逆作法等。由于逆作法施工省去了臨時支撐的設(shè)置和拆除環(huán)節(jié)，費(fèi)用和工期都可大大節(jié)省，環(huán)境效益也好，但逆作法施工技術(shù)較為復(fù)雜，并且暗挖作業(yè)也比明挖作業(yè)要求高，所以實(shí)踐中往往采用折中的方法——順逆結(jié)合法，一部分采用順作法，另一部分采用逆作法，如主樓順作裙樓逆作、中心順作周邊逆作等。

順作法按照結(jié)構(gòu)形式分為邊坡穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)、重力圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)、拉錨圍護(hù)結(jié)構(gòu)等[2]。邊坡穩(wěn)定結(jié)構(gòu)包括土釘墻支護(hù)和噴錨支護(hù)等；懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)是指采用鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鋼筋混凝土排樁等形成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)；重力圍護(hù)結(jié)構(gòu)是采用水泥深層攪拌土樁形成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)；內(nèi)撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)由鋼筋混凝土排樁或地下連續(xù)墻和內(nèi)撐體系組成，后者是指水平支撐和斜支撐構(gòu)成的內(nèi)部支撐體系；拉錨圍護(hù)結(jié)構(gòu)是在內(nèi)撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上再加上錨固體系，也就是錨桿或錨索構(gòu)成的體系。

對于超大深基坑來說，應(yīng)首選逆作法施工，這不僅因?yàn)榭梢钥s短工期、節(jié)省工程費(fèi)用，更重要的是利于基坑變形和周邊建筑物沉降的控制。大面積深基坑工程需要架設(shè)大量支撐，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工過程中還要換撐和拆除支撐，工程量非常大，技術(shù)也很復(fù)雜，而逆作法比較容易克服這些問題。至于不同逆作法的選擇，應(yīng)通過綜合考慮基坑深度、地質(zhì)條件、地下水、周邊環(huán)境等因素來決定。如采用順作法，支護(hù)形式常采用土釘墻、復(fù)合土釘墻、鉆孔灌注樁中的一種，土釘墻尤其是復(fù)合土釘墻適用于軟土以外的黏土、粉土和膠結(jié)密實(shí)的沙土等條件，軟弱地基支護(hù)更適于采用鉆孔灌注樁。大多數(shù)情況下都可采用水泥深層攪拌土樁作止水帷幕，但施工空間狹小時宜采用高壓旋噴樁。大面積基坑采用內(nèi)支撐時要設(shè)置立柱，并且支撐的截面尺寸也很大，這種情況下也可考慮拉錨式結(jié)構(gòu)。

2.超大深基坑開挖與支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

2.1工程及地質(zhì)、水文概況

某基坑工程開挖尺寸達(dá)148m×97m，深度11.85m～18.15m，土方量超過17萬m3。地層狀況由上至下依次為雜填土、素填土、粉質(zhì)黏土/粉土、粉土/粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土/粉土、粉砂/粉土、細(xì)砂、沙礫石、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖泥巖互層、中風(fēng)化粉砂巖泥巖互層。雜填土層和素填土層分布有滯水，埋深約0.5m～1.8m，主要源于大氣降水、地表水及生產(chǎn)與生活滲水。在粉土/粉砂層、細(xì)砂層和砂礫石層內(nèi)存在孔隙承壓水，主要來自長江水，豐水期水位海拔高度22m，水頭變化幅度約3m～5m。

2.2施工方案

支護(hù)方案：圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用367根1200mm@1500mm鉆孔灌注樁，樁長25m～27m，混凝土強(qiáng)度為C30。止水帷幕采用單排3軸水泥深層攪拌土樁，900mm@600mm，樁長約19m，土樁摻入水泥18%，水灰比約50%；后期采用500mm@300mm雙排攪拌樁。水平支撐結(jié)構(gòu)由內(nèi)支撐和噴錨土釘墻組成。內(nèi)支撐由冠梁、立柱、角撐、對撐和邊桁架構(gòu)成，立柱采用型鋼格構(gòu)柱，冠梁、角撐、對撐和邊桁架采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。土釘墻放坡1：0.75，土釘采用梅花分布的鋼筋，22mm@1.5m，釘長1.2m，坡面掛200mm×200mm鋼筋網(wǎng)，噴射80mm厚C20混凝土。基坑南側(cè)緊鄰高層住宅，所以采用1000mm@800mm高壓旋噴樁對被動區(qū)土進(jìn)行加固，樁長3m～6m。

開挖方案：遵循“分層、分段、對稱、平衡、限時”的原則，將土方開挖分為水平Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)，豎向3層，深度分別為-4.7m、-9.0m、-11.55m～-18.00mm。挖土?xí)r放坡1：1。

降水方案：采用深井降水，共設(shè)21口井，15口用于降水，6口用于觀測，井深為35m。降水先排至盲溝和集水井，再排至市政排水系統(tǒng)。

監(jiān)測方案：主要監(jiān)測支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、承壓水位、周邊管道變形、立柱樁差異隆沉等，并設(shè)置報警指標(biāo)。

3.結(jié)語

超大深基坑開挖與支護(hù)施工技術(shù)復(fù)雜，并且具有很強(qiáng)的區(qū)域性和個體性，要選擇合理的施工方案，必須綜合考慮各方面的因素，雖然經(jīng)濟(jì)因素很重要，但也要保證技術(shù)可靠和安全適用。本文通過對相關(guān)內(nèi)容的分析和探討，借以拋磚引玉，引起更多人對超大深基坑施工技術(shù)的關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉國斌，王衛(wèi)東.基坑工程手冊[J].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]朱建，李澤杰.臨海地區(qū)軟弱土大面積深基坑工程快速支護(hù)設(shè)計[J].西部探礦工程，2014（10）：178-180.