深基坑支護設(shè)計方案實施過程中的改進分析

【摘要】在高層建筑以及地下工程施工中，為了保證深基坑施工安全，都必須切實做好深基坑支護工作。而如果深基坑施工過程中，出現(xiàn)問題和隱患，則需要及時對深基坑支護設(shè)計方案進行優(yōu)化改進，以保證施工安全。本文結(jié)合具體案例，對深基坑支護設(shè)計方案在實施過程中的改進進行了研究和討論。

【關(guān)鍵詞】深基坑支護；設(shè)計方案；改進

基坑工程尤其是深基坑工程施工環(huán)節(jié)，安全問題必須始終放在首位，做好支護方案設(shè)計意義重大。深基坑支護方案設(shè)計環(huán)節(jié)，需要結(jié)合工程現(xiàn)場地質(zhì)狀況，選擇合理的支護模式和支護體系，同時針對施工環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題，制定應(yīng)急預(yù)案。如果發(fā)現(xiàn)深基坑施工環(huán)節(jié)支護體系出現(xiàn)問題，則需要及時調(diào)整和改進支護方案，切實保證施工安全。

1、工程概況

江蘇某地某高層建筑位于城市交通樞紐附近，交通條件便利，地理位置優(yōu)越。工程地面部分達到15層，地下2層，建筑主體采用框剪結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)。在基礎(chǔ)施工中，基坑開挖最大深度達到8.15m。對工程周邊環(huán)境進行分析，東側(cè)為主干道，距離不過5m，在主干道側(cè)人行道地下1.5m位置，設(shè)置有通信電纜和供水管道；北側(cè)同樣為高層建筑，與支護邊界距離不超過3m，建筑采用粉噴樁復(fù)合地基。

經(jīng)地質(zhì)勘察，現(xiàn)場土層上部以沖洪積為主，基坑支護范圍內(nèi)，土層性質(zhì)從上到下依次為雜填土（1.77m）、粉質(zhì)粘土（4.11m，黃色夾粉土薄層，飽和可塑）、粉質(zhì)粘土（5.32m，灰黑色夾粉土薄層，飽和，軟塑-可塑）、粘土（3.49m）以及粉質(zhì)粘土（4.92m，灰褐色，飽和可塑）。現(xiàn)場地下水移第四系孔隙潛水為主，水位埋深2m，受大氣降水、生活用水滲入等環(huán)境因素影響巨大[1]。

2、深基坑支護方案

結(jié)合工程實際情況，配合地質(zhì)勘查結(jié)果，將設(shè)計重難點放在東側(cè)和北側(cè)，對于北側(cè)高層建筑，從方便計算的角度，將其基礎(chǔ)看作天然地基，設(shè)定附加荷載為225MPa。利用相應(yīng)的工程軟件進行計算分析，最終決定于基坑?xùn)|南角，設(shè)置排樁支護，配合1層鋼混結(jié)構(gòu)斜撐，AB段（基坑?xùn)|北角陰角部位）同樣設(shè)置排樁支護，不過配合2層混凝土角撐，其余部位選擇懸臂式排樁支護的形式，設(shè)計樁徑800mm，樁間距1000mm，配合管井降水及高壓旋噴樁止水來保證施工安全。

在支護方案中，AB段的設(shè)計尤其重要，基坑開挖深度6.15m，排樁嵌固深度達到12m。支撐梁截面為800mm×600mm，配筋采用2×6φ25+2×2φ20；聯(lián)系梁截面為600mm×300mm，配筋采用2×4φ20+2×2φ14。在支護樁頂部設(shè)置圈梁，圈梁截面為800mm×1200mm，配筋2×8φ22+2×2φ22。

3、深基坑支護方案改進

經(jīng)專家審核通過后，正式開始深基坑施工，但是在上部支護結(jié)構(gòu)完成，準備進行土方開挖時，現(xiàn)場檢測人員提交的數(shù)據(jù)顯示，北側(cè)高層建筑由于剛剛建成不久，基礎(chǔ)尚未完全穩(wěn)定，存在著不均勻沉降的問題，甚至個別點的沉降速度遠遠超出規(guī)定要求。結(jié)合建筑資料分析，該建筑地基設(shè)計最大承受能力為160kPa，而當前已經(jīng)使用的荷載就達到了140kPa，建筑整體穩(wěn)定性難以準確評估，在基坑開挖后，對于基坑變形控制和周邊地基擾動控制更加嚴格。在這種情況下，從保證工程施工安全的角度，工程建設(shè)方組織設(shè)計單位和監(jiān)理單位進行了商討，從多個方面，就現(xiàn)有的深基坑支護方案進行了研究和討論，提出：現(xiàn)有深基坑支護方案能夠滿足有關(guān)規(guī)范的要求，切實保證工程施工安全，實現(xiàn)基坑變形控制。基坑的施工并不會對既有高層建筑的穩(wěn)定性造成負面影響。不過，為了切實保證安全，最終依然對深基坑支護方案進行了優(yōu)化[2]。

在AB段，采用分層開挖、短挖短支的形式，分層開挖深度在1.5m以內(nèi)，同時每一層開挖后，應(yīng)力釋放最少3d。施工時，應(yīng)該從實際情況著手分析，首先施工后澆帶以南的區(qū)域，保留北側(cè)土體，依照具體情況，保留土體寬度在8m左右，待斜撐與角撐施工完成后，在對保留土體部分進行開挖。將第二層支撐從原本的鋼混結(jié)構(gòu)改變?yōu)槿摻Y(jié)構(gòu)，以鋼管搭建，φ610mm，厚度12mm。計算結(jié)果顯示，每一根混凝土支撐梁需要利用兩根鋼管替代，設(shè)置在立柱兩側(cè)，以角鋼焊接，雙管支撐的形式能夠有效提升支護體系的穩(wěn)定性和剛度。在基坑底部，AB段的北側(cè)區(qū)域，增加了主動式鋼結(jié)構(gòu)斜撐，確保其頂部貼合下層型鋼，底部支撐在主樓底板后澆帶位置。在設(shè)置支撐預(yù)加壓力時，應(yīng)該控制在設(shè)計數(shù)值的40%-60%，避免壓力過大導(dǎo)致支護樁傾倒或者止水帷幕破裂問題。

設(shè)計方案改進后，卸載基坑頂部土體到樁頂冠梁位置，基坑開挖深度從原本的8.5m減少到了5.65m，土壓力和土體位移有了明顯改善。重新進行施工，結(jié)合鋼管軸力和基坑變形監(jiān)測，多次增加鋼管應(yīng)力，有效抑制了基坑變形問題。基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，AB段最大水平位移為8mm，能夠滿足前期設(shè)計目標，北側(cè)高層建筑直至地下室施工完畢進行土方回填，變形都保持平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)異常。與原方案相比，優(yōu)化方案鋼管支撐體系的安裝和拆除更加簡單，而且在支撐預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定后，能夠迅速開展土方開挖施工，與設(shè)計工期相比，縮短了20d，而鋼支撐的使用耗材更少，能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)使用，順應(yīng)了建筑行業(yè)節(jié)能降耗的要求[3]。

結(jié)論：

在深基坑方案設(shè)計環(huán)節(jié)，不僅需要考慮地形地質(zhì)問題，還應(yīng)該關(guān)注深基坑施工對于周邊環(huán)境及建筑可能造成的負面影響，制定完善的應(yīng)急預(yù)案。而在施工過程中，如果出現(xiàn)突發(fā)性事件，應(yīng)該暫停施工，做好分析工作，提出切實可行的應(yīng)對措施，必要時可以對基坑支護方案進行優(yōu)化和改進，同時強調(diào)施工環(huán)節(jié)的信息化管理，保證深基坑支護的良好效果，不僅需要確保施工安全，還應(yīng)該關(guān)注支護施工的效率、成本等問題，以此來推動深基坑工程的順利實施。

參考文獻：

[1]吳智維.基坑支護方案比選及優(yōu)化設(shè)計研究[D].廣州大學(xué).

[2]王祥灃.深基坑施工過程中支護方案的實施及改進探討——茂名熱電廠翻車機室及1#轉(zhuǎn)運站深基坑支護工程[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015，（15）：70.

[3]蔣英禮，鄧子勝，王冬英.基于集對分析法的深基坑支護方案優(yōu)選研究[J].地下空間與工程學(xué)報，2016，12（1）：131-137.

作者簡介：

劉萍：1972.7，女，江蘇阜寧人，本科學(xué)歷，高級工程師。