深基坑支護類型的應用與改進

宋學寨

[摘要]深基坑支護工程是一種為了確保建筑物地下結構施工以及基坑周邊設施與環境安全的新技術運用，可根據基坑土質情況與周邊環境采用支撐、加固等方法。基坑支護體系是一種臨時性防護措施，因其特殊性與較大的風險性，基坑支護體系的選擇往往不是固定的，具有一定的區域性。本文介紹了某高層點式樓的工程概況，包括水文地質和周圍環境，然后通過基坑支護設計方案與工程實際情況的有效結合，選擇出適合本工程的開挖支護方案，不僅可提高基坑本身的安全穩定，同時有利于加快施工進度、降低施工成本。

[關鍵詞]建筑施工；深基坑支護；支護結構類型；斜支撐

文章編號：2095-4085（2016）05-0076-03

基坑工程是我國當前地基基礎領域一個重要的研究方向，是與很多因素相關聯的綜合性技術，是一個系統的工程問題，須具有相應的地基基礎、地基處理、結構力學等多種專業學科知識，并具有豐富的施工經驗，還需結合擬建工程所在地的地質和周邊環境情況，方能制定出因地制宜的支護方案。基坑支護方式還必須與地質勘察文件、工程設計文件、地下水位情況、基坑開挖方式、項目管理等因素密切聯系。在基坑支護類型的選擇上，要秉著適用、合理、經濟、可靠的原則進行設計，這也是基坑支護比較重要的一面。

1.工程概況

某工程由帶有商業中心的四個點式高層住宅及大型娛樂廣場構成，是一座以大型購物中心、辦公與住宅為主的多功能高層現代化建筑。建筑面積11萬平米，地上建筑面積82300m²，地下建筑面積27700m²，地下兩層為車庫部分，地上一至六層為商業中心，七至三十層為住宅部分。結構類型，該工程為框架剪力墻結構，基礎類型為筏板基礎，基礎為長方形設置，基坑開挖深度-12m。該工程地處城市主干道與商業購物中心繁華地段，周邊環境復雜且建筑物密集，基坑開挖放坡角度受限。

2.工程地質概況與周邊環境因素

2.1地質概況

（1）該工程擬建場區場地地貌土層分布：第一層雜填土；第二層黃土狀粉土，承載力110kPa；第三層粉土，承載力130kPa；第四層粉土，承載力160kPa；第五層卵石，中風化、級配良好，承載力320kPa；第六層卵石，中風化、級配良好，承載力350kPa；第七層泥巖，中風化、屬極軟巖、巖體基本質量等級為V級最大揭露厚度14.00m。

（2）水文條件。場地內未見地下水，不考慮液化，濕陷影響；建筑場地類別：Ⅱ類；該場地季節性標高凍土深度0.75m。

（3）現場施工條件。擬建工程場地位于城市商業中心地段，區位優勢突出，施工現場東為城市主干道，東側基坑邊線距離用地紅線4.4m；南面為商業中心西街，北面與西側緊鄰兩棟25層高層住宅。場地地形較平坦，局部略有起伏，場地等級為三級，施工現場“三通一平”以完成。

3.施工方案

3.1灌注樁施工方案

灌注樁為人工成孔，孔內徑1m，混凝土護壁采用C25混凝土，壁厚150mm，內掛ψ8@150鋼筋網片。灌注樁主筋均采用稅5的螺紋鋼，箍筋采用φ8的圓鋼，并每隔2m設置一道φ16加強螺紋箍，灌注樁頂嵌入冠梁100mm，主筋錨入承臺梁。鋼筋籠在施工時樁內主筋沿樁身均勻布置，并盡量減少鋼筋接頭，主筋連接采用對接焊，環筋與主筋之間必須點焊，電焊率50%以上。冠梁主筋采用φ25的螺紋鋼，箍筋、拉筋采用φ8的圓鋼。主筋連接采用焊接，焊接長度為10d，箍筋和拉筋與主筋之間必須點焊。冠梁與灌注樁必須剛性連接。斜撐采用φ351t10mm的鋼管，上部支撐位置處于樁身-5m處，下部支撐位置設置于地庫條形基礎和主樓筏板基礎上，鋼管支撐兩端設置10mm厚鋼板以加大受力面。基坑開挖時灌注樁處土方需分層分段進行，待斜支撐全部支設完成后方可開挖至基底標高處。此支護方案存在幾點問題：（1）條形基礎和筏板基礎在設置斜支撐部位需留設施工縫；（2）由于條形基礎與筏板基礎的施工，斜支撐間土方開挖無法采用大型機械，人工使用數量增加，工期延長；（3）基坑上部荷載較大且存在不確定因素，受力點處于條形梁上部，一旦條形梁發生位移變形對于主體結構存在較大安全隱患。

3.2方案改進

結合本工程的各項施工特點與難點，項目部在開工前期做了大量準備工作與前期施工策劃。在拿到深基坑支護施工圖時，項目部組織項目管理人員結合現場實際情況對圖紙進行分析審查，制定多個施工方案進行對比。依據圖紙設計灌注樁斜撐鋼管支設位置位于車庫部分的筏板基礎上，此部分位于施工現場最里側且施工復雜，因此必須先進行此部分的施工。最終項目部決定在鋼管支撐位置筏板以下設置一道反梁，并與筏板有效連接，來替代原斜支撐鋼管的支撐點，此方案經設計單位與專家組論證后，均同意按照該方案進行施工。正是這一改進，使車庫部分提前20天完成施工任務并且未造成主樓部分的施工延誤，從施工費用上比原圖紙設計節省了約55萬余元（圖1，圖1A）。

3.3土釘墻施工方案

土釘采用φ25的（圖2）螺紋鋼，錨桿孔徑100mm，上層土釘孔深15m、下部孔深8m，與水平方向間的夾角為15°，鉆孔深度應超出土釘設計長度200-300mm。上層土質一般為雜填土或松散型素土，且材料堆放荷載較大，易產生開裂水平位移等現象，因此上層土釘設置較長，以減少土釘尾部或尾部以外的地表上出現較大開裂。底部土釘所起作用較小，則土釘長度設為8m。土釘間距1500mm×1500mm，正方形布置。土釘沿鋼筋每隔2 m設置一組對中定位支架，每組不少于3個，底部一個，兩側各一個，采用φ6.5mm圓鋼筋制作，長150mm，彎成弧形，其高度應使土釘鋼筋居中，支架兩端與土釘鋼筋焊接牢固。土釘外露端焊接直徑為φ25mm L型鋼筋，焊接采用雙面搭接焊，長度不小于5d。根據施工作業面分層分段鋪設鋼筋網，鋼筋網采用HPB235φ6.5mm圓鋼筋，網片間距@200×200，鋼筋網搭接采用焊接或綁扎，焊接長度不小于10倍鋼筋直徑，綁扎搭接長度不小于40倍鋼筋直徑。噴射混凝土強度等級為C20細石混凝土，混合料應攪拌均勻，顏色一致，隨拌隨用。第一次噴射混凝土厚度應在80mm左右，噴射時，噴頭處的工作風壓保持在0.1～0.2 MPa，噴射流與受噴面應垂直，保持0.8～1.5m距離。噴射應分段進行，噴頭應均勻緩慢移動。噴射混凝土厚度可在坡壁上打入垂直短鋼筋作為標志，厚度允許偏差±10mm。噴射混凝土應斜交搭接，搭接長度一般為噴射厚度的2倍以上。

土釘墻應用于本工程基坑支護時具有以下特點：（1）隨基坑逐層分段進行開挖作業，有效減少了單獨作業時間，施工效率提高，周期縮短。（2）不受施工場地大小的影響，對現場狹小，放坡困難，有相鄰建筑物時顯示其優越性。（3）土釘墻施工成本費用較其他類型的支護方式顯著降低。（4）施工噪音、振動小，不影響環境。（5）土釘墻本身變形很小，對相鄰建筑物影響不大。

4.施工經驗總結

建設工程項目的明顯特征是其沒有兩個完全相同的項目，都是一次性的。因此深基坑支護方式也是各不相同的。在實際施工中如何合理選擇支護方式并有效結合，對于加快施工進度、確保安全施工、降低成本投入等就顯得尤為重要。施工準備階段對自然環境、作業環境的影響因素分析透徹，落實技術先行的管理理念，運用科學的管理流程，都將有利于整個建設工程項目的發展。

5.結語

目前，我國在深基坑工程的設計、施工理論都有了較大發展，建立了許多新的計算理論和方法。但在工程實際應用中，仍要堅持理論與實踐相結合的原則，根據實際選用合理、可靠、適用、經濟的支護方法。